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学习情境二;任务1刀具的认识与切削现象分析;图2-1常用车刀;【任务描述】

独立完成外圆车刀角度绘制，已知刀具主偏角κr=450；副偏角

κ′r=100；前角γo=150；后角αo=50；刃倾角λs=100，刀体厚度与

宽度自定义。同时阐述车削加工过程中伴随有哪些物理现象发生，对刀具寿命有何影响？对零件进行简单工艺分析，学会车刀角度的刃磨，并能独立加工出合格产品，从而达到本任务的学习目标。

【任务分析】

此次任务是以外圆车刀为例，全面介绍车刀组成、角度、切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损等详细内容，以刀具角度绘制任务为载体引入相关知识点，重点掌握刀具几何角度等难点问题，为后续内容奠定基础。

【相关知识】

1.1切削加工基本知识

切削运动

为切除工件上多余的金属层，加工过程中刀具与工件之间必须要有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。

（1）主运动

由机床或人力提供运动，使工件与刀具之间产生的主要相对运动。它是进行切削的最基本的运动。主运动的特征是速度最高，消耗功率最多。;（2）进给运动

进给运动是为了使切削活动能够连续或间断地进行下去所必须的运;2. 加工表面与切削用量

（1）工件的加工表面;（2）切削用量

①切削速度;3. 切削层参数

刀具切削刃在一个进给量的进给中，从工件待加工表面上切下来的金属;2.1.2刀具几何角度;2. 刀具静止参考系

（1）正交平面静止参考系;图2-12纵向进给运动对刀具工作角度的影响;2.1.3金属切削变形

1.切削变形与变形系数

切削变形

切削层金属形成切屑的过程就是在刀具的作用下发生变形的过程，切削过程中切削层金属的变形大致可划分为三个区域，如图2-16所示。

①第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。从OA线到OM线区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。OA称作始滑移线，

OM称作终滑移线。在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形

，以及随之产生的加工硬化。

②第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，基本上和前刀面平行。这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。

③第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。这一区域（图中Ⅲ区）称为第三变形区。

变形系数

切削层金属经过切削加工形成的切屑，其长度较切削层长度缩短，厚度较切削层厚度增加，说明切削层金属发生了变形，总体呈现收缩趋势。如图2-17所示。

其变形程度的大小，可近似地用变形系数ξ来衡量。变形系数等于切削层金属的长度与切屑的长度之比，也等于切屑的厚度与切削层金属的厚度之比，即

ξ=l/lc=hch/hD≥1;图2-16切削变形区;2. 切屑类型与积屑瘤

（1）切屑类型

切削金属时，由于工件材料、刀具几何角度、切削用量等差异，会出现四种

不同形态的切屑，如图2-18所示。观察不同形态的切屑，便于分析切削过程，主动地控制切削条件，使切屑形态向着有利于生产的方向转化。

①带状切屑

切屑连续成较长的带状，底面光滑，背面无明显裂纹，呈微小锯齿形，如图

2-18（a）所示。一般加工塑性金属，如加工低碳钢、铜、铝等材料时形成此类切屑，必要时需采取断屑措施。

②节状切屑

切屑背面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形，如图2-18（b）所示。这是由于剪切面上的局部剪切应力达到材料强度极限的结果。

③粒状切屑（单元切屑）

切削塑性材料时，若整个剪切面上的剪切应力超过了材料断裂强度，所产生的裂纹贯穿切屑断面时，挤裂呈粒状切屑，如图2-18（c）所示。

④崩碎切屑

切削铸铁、青铜等脆性材料时，切削层通常在弹性变形后未经塑性变形，突然崩碎而成为碎粒状切屑，如图2-18（d）所示。;

当前无法显示此图像。;图2-19积屑瘤的产生与成长;2.1.4切削力;2.1.5切削热与切削温度

1.切削热的产生和传导;2.1.6刀具磨损与刀具耐用度

1.刀具磨损的形式;2.刀具磨损过程

正常磨损情况下，刀具的磨损量随切削时间的增加而逐渐扩大。以后刀面磨损为例，其典型磨损过程大致分为三个阶段，如图2-25所示。;刀具磨损限度

刀具磨损限度是对刀具规定一个允许磨损量的最大值，或称刀具磨钝标准

。刀具磨损限度一般规定在刀具后刀面上，以磨损量的平均值VB表示。这是因为刀具后刀面磨损便于测量，且对加工质量影响大。

刀具的耐用度

刃磨好的刀具从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间称为刀具耐用度，用T表示。也可用达到磨钝标准前的切削路程长度或加工出的零件数来表示刀具的耐用度。

刀具耐用度是确定换刀时间的重要依据，也是衡量工件材料切削加工性和刀具切削性能优