[工学]第二章 金属切削原理1.pptVIP

第二章 金属切削原理与刀具 第一节 刀具的结构 一、切削运动与切削要素 1.切削运动 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层（加工余量），以获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。刀具的切削作用是通过刀具相对于工件之间的相互作用和相对运动来实现的。 刀具与工件间的相对运动称为切削运动，即表面成形运动。切削运动可以分解为主运动和进给运动。 (1)主运动 主运动是切下切屑所需的最基本的运动 在切削运动中，主运动的速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。 例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。 第二节 刀具材料 一、刀具材料应具备的性能 1.高的硬度 2.高的耐磨性 3.高的耐热性 4.足够的强度和韧性 5.良好的工艺性 6.良好的热物理性和耐热冲击性能 二、常用的刀具材料 各种刀具材料的特性，见表2-1 第三节 金属切削过程及其物理现象 金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，会出现切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等现象。 一、切削过程及切屑种类 1.切屑形成过程（切削层金属的变形过程） 图a）为塑性金属挤压示意图，试件受压时，随着外力F的增加，金属内部应力增加，先弹性变形继而塑性变形，并使金属晶格产生滑移，滑移面DA、CB与外力F的方向大致成45°，最后断裂。图b）为金属切削过程示意图，与挤压试验相似，不过工件上只有切削层受挤压，DB以下受工件母体金属的阻碍，所以金属只能沿着DA方向滑移，滑移面DA就是切削过程中的剪切面，部分金属沿剪切面滑移离开母体金属而形成切屑。 刀具与工件接触的区域可分为三个变形区，如图2-31所示。 第一变形区：滑移面附近的区域，在此区域内产生塑性变形形成切屑。 第二变形区：前刀面附近的区域，切屑受到前刀面挤压和摩擦，使切屑卷曲。 第三变形区：刃口附近的以加工表面区域，刀具后面及刃口钝圆与已加工表 面摩擦和挤压，形成已加工表面。 2.切屑的类型及其控制 工件材料不同，切削过程的变形程度也不同，因而产生的切屑种类也是多种多样如图2-32所示。 切屑控制是指在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，形成“可接受”的良好切屑。图2-33切屑分类法。 衡量切屑可控性的主要标准是：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 3.积屑瘤现象 在切削速度不高而又能形成连续切屑时，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面靠近刀尖处粘附着一块呈楔状的金属，其硬度很高，通常是工件材料硬度的2~3倍，称为积屑瘤。 积屑瘤对切削过程的影响： 1)?积屑瘤包围着切削刃，可以代替前面、后面和切削刃进行切削，从而保护了刀刃，减少了刀具的磨损。 第四节 切削力与切削功率 1. 切削力的来源 1）克服被加工材料弹性变形的抗力； 2）克服被加工材料塑性变形的抗力； 3）克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。 2. 切削合力及其分解 上述各力的总和形成作用在刀具上的合力F。实际中可分解为Ff、Fp、Fc三个分力。 二、切削力的经验公式和切削力估算 1.计算切削力的经验公式 常用的指数公式的形式为： 2. 按单位切削力计算切削力和切削功率 单位切削力kc是指单位切削面积上的切削力： （2-2） 第五节 切削热与切削温度 据能量守恒原理，切削中所消耗的能量几乎全部转化为热量，大量的切削热使得切削温度升高，直接影响摩擦系数、积屑瘤的形成和消退、刀具的磨损、工件加工精度和已加工表面质量等。 一、切削热的产生和传导 用硬质合金车刀车削 的结构钢时，将切削力的经验公式带入 切削功率计算公式 Pc=Fcv 后得： 1.切削用量的影响 实验得出的切削温度经验公式为：