机械制造基础 第2版 教学课件 作者 苏建修 第6章 金属切削原理.pptVIP

第6章 金属切削原理 6.1 基本定义 6.1.1切削运动 金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。图6-1表示了金属切削过程中常见的加工方法-——车削外圆，根据切削运动对切削加工过程中所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。 任何切削方法必须有一个主运动而进给运动有一个、几个或者没有。主运动和进给运动可以由工件或刀具分别完成，也可由刀具单独完成。 6.1.4刀具的几何参数 （1）刀具切削部分的结构要素。图6-2所示为外圆车刀切削部分。 (2) 刀具标注角度参考系。图6-3。(3)刀具的标注角度。图6-4。 6.1.4刀具的几何参数（续） (4) 刀具的工作角度。在切削过程中，因刀具受安装位置和进给运动的影响，使原标注坐标系参考平面的位置发生变化，造成工作角度（由工作参考系所确定的刀具角度）与标注角度不一样。 1）进给运动对刀具工作角度的影响。在切削过程中由于进给运动的影响，使原标注坐标系中的基面、切削平面向进给方向倾斜了一个角度，成为工作坐标系中的基面、切削平面，如图6-5、图6-6所示，从而影响了刀具的前角、后角。 2）刀具安装位置对工作角度的影响： ① 刀具安装高度的影响。如图6-7所示。 ② 刀杆中心线与进给方向不垂直时的影响。如图6-8所示。 6.1.5切削层参数 切削层是指刀具切削部分沿进给运动方向移动一个进给量由一个刀齿所切除的工件材料层。一般用垂直于切削速度平面内的切削层参数来表示它的形状和尺寸，如图6-9所示。 （1）切削层公称厚度hD。 hD＝fsinκr （2）切削层公称宽度bD。 bD＝ap /sinκr （3）切削层公称横截面积AD 。 AD＝hD·bD＝fap 6.2 金属切削过程的物理现象 突出物理现象是切屑变形、切削力、切削热和刀具磨损等。 6.2.1切削层的变形 根据切削过程中整个切削区域金属材料的变形特点，可将切削层划分为三个变形区，如图6-10所示。分别为：1.第一变形2.第二变形区3.第三变形区。 4. 切屑的种类：切削过程中切削层的变形程度不同，会产生不同形态的切屑。按切屑形态可分为以下四种基本类型，如图6-12所示。 6.2.2 切削力 切削金属时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。切削力来源于被加工材料的弹、塑性变形抗力和工件、切屑与前、后刀面之间的摩擦力。 1.切削力的分析 :总切削力F分解为如图6-13所示的三个互相垂直的切削分力Fc、Ff和Fp。 6.2.2 切削力 4．影响切削力的主要因素 (1)工件材料。工件材料的硬度越大、强度越高，切削力越大。加工硬化程度大，切削力也会增大。工件材料的塑性、韧性越大，切屑越不易折断，使切屑与刀具前面的摩擦增大，切削力增大。 (2) 切削用量。切削用量中背吃刀量和进给量对切削力的影响较大。背吃刀量和进给量增加时，使切削层面积增大，增大了变形抗力和摩擦力，因而切削力随之增大 . 6.2.3切削热与切削温度 切削热是切削过程的重要物理现象之一。切削过程中所消耗的能量绝大部分（约98％～99％）转变成热能，称为切削热。 1． 切削热的产生与传出 :切削热来自于切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性变形功转变的热；刀具前刀面与切屑底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热。切削热分别由切屑、工件、刀具和周围介质传导出去。 2．切削温度的分布 :切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。在切削过程中，切屑、刀具和工件不同部位的温度分布是不均匀的，图6-16所示为实验测出的正交平面内的温度分布。 6.3 刀具磨损与刀具耐用度 6.3.1刀具的磨损形式 刀具的磨损发生在与切屑和工件接触的前刀面和后刀面上，其磨损形式如图6-17所示。 (1) 前刀面磨损。 (2) 后刀面磨损。 (3) 前刀面和后刀面同时磨损或边界磨损。 6.3.3刀具的磨损过程及磨钝标准 (1)刀具的磨损过程。 (2)刀具的磨钝标准。刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准ISO统一规定以1／2背吃刀量处的刀具后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。 6.4 工件材料的切削加工性 6.4.1材料切削加工性的评定 (1) 相对加工性 。保证相同刀具耐用度的前提下，切削某种材料所允许的切削速度记作VT ，其含义是：当刀具耐用度为T（min）时，切削这种材料所允许的切削速度值。当T=60min时，记作V60 。VT越高，则表示工件的切削加工性越好。生产中通常用相对加工性做为衡量标准. (2) 切削力和切削温度。在粗加工或机床动力不足