切削过程及其控制.ppt

第三章　切削过程及控制 §３－1 金属切削过程的变形 §３－2 切削力 §３－3 切削热与切削温度 §３－4 刀具磨损和耐用度 §３－5 切削用量的合理选择 §３－6 切削液的合理选用 §３－7 磨削过程及磨削特征 §３－8 非金属硬脆材料的切削 第三章 切削过程及控制 在金属切削过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。 §3-1 金属切削过程的变形 一、概述 1、研究金属切削变形的常用方法 1）侧面方格变形观察法 2）快速落刀法 3）其他方法(高速摄影法、扫描电镜显微观察法、光塑性实验法等) 图3－3 第一变形区金属的滑移 图3－6 切屑形成过程模型 2. 剪切角?与前刀面摩擦角?的关系 ? ＋ ?－ ?0 ＝?/4 或　? ＝ ?/4 －(?－ ?0 ) ?0 ? ? ? ? ? 对切削有利 前刀面上的平均摩擦系数为： ?=Ff/Fn ? ?sAf1/(?arAf1) =?s/?ar Ff—摩擦力 Fn —正压力 Af —摩擦接触面积 ?ar —切削刃上的平均正压力 挤裂(节状)切屑 外形特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：这类切屑之所以呈锯齿形，是由于它的第一变形区较宽，在剪切滑移过程中滑移量较大。大多在低速、大进给、切削厚度较大、刀具前角较小时产生(图3-15b)。 4、单位面积切削力 切削层单位面积上的切削力 kc=Fc/AD (N/mm2) Fc：切削力 AD：切削层公称横截面积 （2）非正常磨损 刀具的非正常磨损是指在切削过程中，刀具的磨损量尚未达到磨钝标准值就突然无法正常使用，即刀具发生破损。 1）脆性破损 2）塑性破损 在振动、冲击切削条件的作用下，刀具尚未发生明显磨损（VB≤0.1mm），但刀具切削部分却出现了刀刃微崩或刀尖崩碎、刀片或刀具折断、表层剥落、热裂纹等现象，使刀具不能继续工作，这种破损称为脆性破损。 切削时，刀具由于高温高压的作用，使刀具前、后刀面的材料发生塑性变形，刀具丧失切削能力，这种破损称为塑性破损。 针对被加工工件材料和零件的特点，合理选择刀具材料的种类和牌号； 合理选择刀具几何参数； 保证刀具焊接和刃磨质量，避免因焊接、刃磨不善而带来的各种缺陷。尽量使用机夹可转位不重磨刀具； 合理选择切削用量，避免过大的切削力和过高的切削温度，避免产生积屑瘤； 提高工艺系统的刚性，消除可能产生振动的因素，如加工余量不均匀，表面硬度不均匀，铰刀、铣刀等回转类刀具各刀齿的刃尖不在同一圆周上等现象； 采用正确的操作方法，尽量使刀具不承受或少承受突变性的载荷，合理使用切削液，为防止热裂效应，不要断续使用切削液冷却硬质合金、陶瓷等脆性大的刀具材料。 防止刀具破损的措施 二、刀具磨损的原因 1.硬质点磨损 2.粘结磨损 3.扩散磨损 切削时，切屑、工件材料中含有一些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨料磨损。 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过程中产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造成粘结磨损。 在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损 （5）相变磨损 （4）氧化磨损 在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损，称为氧化磨损。 当切削温度达到或超过刀具材料的相变温度时，刀具材料中的金相组织将发生变化，硬度显著下降，引起的刀具磨损称为相变磨损。 切削速度对刀具磨损强度的影响 1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-化学磨损 三、刀具磨损过程及磨钝标准 1.刀具磨损过程 初期磨损阶段（Ⅰ） 正常磨损阶段（Ⅱ） 剧烈磨损阶段（Ⅲ） 2.刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。磨钝标准的具体数值可从切削用量手册中查得。 刀具的磨损过程 国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是以下任何一种： （1）??? VB=0.3mm； （2）如果主后刀面为无规则磨损，取VB max=0.6mm； （3）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量） 在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度VB来制定磨钝标准。规