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《刀具》教学与刀具发展 现代制造工程系 叶俊 《刀具》内容 内容介绍 切削运动与切削用量 1、切削运动 1）主运动——进行切削时最主要、消耗动力最多的运动，它使刀具与工件之间产生相对运动。 2）进给运动——刀具与工件之间产生的附加相对运动，以保持切削的连续进行。 2、表面 内容介绍 3、切削用量 1）切削速度（Vc） Vc=πdn/1000=dn/318（m/min） 2）进给量（f） Vf=nf（mm/s） 3）吃刀量（ap） ap=（dw-dm）/2（mm） 4）切削时间（tm） tm=lA/vf*ap=πdlA/1000vcfap（min） 5）材料切除率（Q） Q=1000vcfap 刀具的组成 三面两刃一尖 内容介绍 刀具角度参考系 1、刀具静止参考系 1）正交平面参考系 （1）基面pr （2）切削平面ps （3）正交平面po 2）法平面参考系 2、刀具工作参考系 1）假定工作平面参考系 2）背平面参考系 内容介绍 刀具几何角度 （定义、选择原则） 1、前角γo 2、后角αo 3、主偏角κr 4、副偏角κ’r 5、刃倾角λs 内容介绍 刀具的工作角度 1、刀具安装对工作角度的影响 1）刀柄偏斜对工作主、副偏角的影响 2）刀刃安装高低对工作前、后角的影响 sinN=2h/d 2、进给运动对工作角度的影响 1）进给运动方向不平行工件旋绕轴线时对工作主、副偏角的影响 2）纵向进给运动对工作前、后角的影响 tanT=f/πd 内容介绍 切削层参数 1、切削层公称厚度（hD） hD=f×sinkr 2、切削层公称宽度（bD） bD=ɑp/sinkr 3、切削层公称横截面积 （AD） AD=hD×bD=ɑp×f 内容介绍 切削变形 1、第一变形区：从OA线开始发生塑性变形，到OM线晶粒的剪切滑移基本完成（剪切滑移面）；使切削层转变成切屑 。 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。 3、第三变形区：已加工表面受到切削刃钝化圆部分与后刀面的挤压和摩擦，产生变形回弹，造成纤维与加工硬化。 内容介绍 切屑的种类 内容介绍 积屑瘤 1、定义 积屑瘤是在切削钢、球墨铸铁、铝合金等塑性材料时，在切削速度不高，而又能形成带状切屑的情况下，常常有一些从切屑和工件上的金属，冷焊（黏结）并层积在前刀面刀刃附近，形成硬度很高的楔块。 2、形成原因：在靠近切削刃的一部分刀屑接触区内，由于正压力很大，使切屑底层金属嵌入刀面上的微观不平的峰谷内，形成无间隙的真正的金属间接触而产生粘结现象，这部分刀-屑接触区被称为粘结区。在粘结区内，切屑底层将有一薄层金属材料层滞留在前刀面上，这部分切屑的金属材料经过了剧烈的变形，在适当的切削温度下发生强化。随着切削的连续流出，在后继切屑的流动推挤下，这层滞积材料便与切屑上层发生相对滑移而分离开来，成为积屑瘤的基础。在它的上面又会形成第二层滞积的切屑材料，这样不断地层积，就形成了积屑瘤。 内容介绍 3、特点 1）积屑瘤硬度比工件材料高1.5～2.5倍，可代替切削刃及前面进行切削，有保护切削刃、减小前刀面磨损的作用，但积屑瘤脱落时的碎片流经刀具-工件接触区会造成刀具后刀面磨损； 2）在积屑瘤形成后，刀具的工作前角将明显增大，对减小切削变形及降低切削力起了积极作用； 3）由于积屑瘤突出于切削刃之外，使实际切削深度增大，影响工件的尺寸精度； 4）积屑瘤会在工件表面造成“犁沟”现象，影响表面粗糙度； 5）积屑瘤的碎片会粘结或嵌入工件表面，造成硬制点，影响工件已加工表面的质量。 内容介绍 4、控制措施 1）减小前刀面的粗糙度； 2）增大刀具的前角； 3）减小切削厚度； 4）采用低速切削或高速切削，避免容易形成积屑瘤的切削速度； 5）对工件材料进行适当的热处理，提高其硬度，减小塑性； 6）采用抗粘结性能好的切削液。 内容介绍 加工硬化 1、定义：经过严重变形而使表面层硬度增高的现象 2、形成原因： 1）工件表面的塑性变形 2）热应力 3）组织应力 3、减小加工硬化的措施 1）适当增大刀具的前、后角，减小刃口圆弧半径； 2）避免刀具过度磨损； 3）提高切削速度，适当减小进给量； 4）采取有效的冷却润滑措施； 5）对粗加工后的工件进行退火时效处理。 内容介绍 鳞刺 在较低的速度切削塑性材料时，由于部分金属材料的粘结层积，而导致即将切离的切屑根部发生导裂，在已加工表面表层留下金属被撕裂的痕迹，使已加工表面质量恶化，表面粗糙度值增大2～4倍。 内容介绍 提高表面质量的措施 1、刀具材料 2、刀具几何角度： 1）增加刀具前角，过大的刀具前角会加速刀具磨损或由于背向力方向变化引起“扎刀”现象 2）稍微增大后角 3）减小刀具副偏角，增大