金属切削原理与刀具--金属切削过程.ppt

金属切削原理与刀具 2.1 金属切削过程 2.1.1 切削层与切削参数 2.1.2 切削过程 2.1.3 影响切削变形的因素 2.2 切削过程的基本规律 2.2.1 切削力 2.2.2 切削热与切削温度 2.2.3 刀具磨损和耐用度 2.3 切削参数的选择 2.3.1 刀具几何角度 2.3.2 刀具几何参数的合理选择 2.3.3 切削用量的选择 2.4 切削过程基本规律的应用 2.4.1 切屑的控制 2.4.2 材料的切削加工性 2.4.3 切削液 2.5 刀具材料 2.5.1 刀具材料的基本要求 2.5.2 普通刀具材料 2.5.3 特殊刀具材料 2.5.4 涂层刀具 2.1 金属切削过程 2.1.1 切削层与切削参数 金属切削的过程 ：刀具与工件相互运动、相互作用的过程。 切削层：在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层。 切削层参数：切削层的截面尺寸。 主运动 ：使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动。主运动特点是运动速度最高，消耗功率最大。主运动一般只有一个。 进给运动：保证金属的切削能连续进行的运动。进给运动的特点是运动速度低，消耗功率小。进给运动可以有几个，可以是连续运动，也可以是间歇运动。 切削用量 切削速度（υc ） ：刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。 进给量（ f ）：工件或刀具每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向的相对位移量。 背吃刀量（ ap ）：它是在与主运动和进给运动方向所组成的平面相垂直的方向上测量的工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。 如图的外圆的车削运动。 υc为切削刃某点切削速度， υf为同一点的进给运动速度， υe为两个运动的合成速度。 1．车削切削层参数 （1） 切削层公称厚度hD ：在主切削刃选定点的基面内，垂直于过渡表面的切削层尺寸 。 切削层截面的切削厚度为： hD ＝ f sinκr （2） 切削层公称宽度bD 切削层公称宽度bD ：在主切削刃选定点的基面内，沿过渡层表面度量的切削层尺寸 切削层截面的公称切削宽度为： bD ＝ ap/sinκr 切削层公称横截面积AD ：在主切削刃选定点的基面内，切削层的截面面积 。 车削切削层公称横截面为： AD＝hD bD＝f ap 2．铣削切削层参数 （1）切削层公称厚度hD ：在基面内度量的相邻刀齿主切削刃运动轨迹间的距离 切削层厚度为： hD ＝ ab = acsinΦ＝ fzsinΦ （2）切削层公称宽度bD：铣削的切削层公称宽度是指主切削刃与工件切削面的接触长度(近似值)。 铣削的背吃刀量：平行于铣刀轴线方向度量的被切削层尺寸 bD ＝ ap （3）切削层公称横截面积AD：切削厚度与背吃刀量的积： AD ＝ hD bD 2.1.2 切削过程 金属在加工过程中会发生剪切和滑移，图2-4表示了金属的滑移线和流动轨迹，其中横向线是金属流动轨迹线，纵向线是金属的剪切滑移线。 图2-5表示了金属的滑移过程。由图可知，金属切削过程的塑性变形通常可以划分三个变形区。 1．金属切削过程的变形 （1）第一变形区 ：切削层金属从开始塑性变形到剪切滑移基本完成的过程区。OA与OM之间的区域就是第一变形区Ⅰ。 第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.02～0.2㎜。 （2）第二变形区 产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面处形成第二变形区。 在这个变形区域，由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦，变形进一步加剧，材料在此处纤维化，流动速度减慢，甚至停滞在前刀面上。而且，切屑与前刀面的压力很大，高达2～3GPa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。 粘结现象时的摩擦状况 （3）第三变形区 金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域。 刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程 切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，BC，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响。 2．积屑瘤的形成及对加工影响 概念： 在一定的切削速度和保持连续切削的情况下，加工塑性材料时，在刀具前刀面常常粘结一块剖面呈三角状的硬块，