第二章 金属切削知识.ppt

机械制造技术第二章 金属切削知识 主讲：程永涛 2.3 金属切削过程 教学重点： 掌握金属切削过程中切削变形的过程、切屑类型积屑瘤现象及影响因素； 掌握切削力的来源、影响因素，切削功率的概念； 掌握切削热的产生和影响切削热的因素； 掌握刀具磨损的原因。 教学难点： 切削变形过程及切屑类型控制； 影响切削热的主要因素； 刀具磨损过程。 2.3 金属切削过程 2．3．3 切削热与切削温度 １．切削热的产生和传散 在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能，即切削热。切削热通过切屑、刀具、工件和周围介质（空气或切削液）向外传散，同时使切削区域的温度升高。切削区域的温度称为切削温度。 影响热传散的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介质的状况。 2.3 金属切削过程 ２．影响切削温度的主要因素 ⑴ 切削用量: 当vC、f 和ap增加时，由于切削变形和摩擦所消耗的功增大，故切削温度升高。 切削速度vC影响最大，vC增加一倍，切削温度约增加30%； 进给量 f 的影响次之，f增加一倍，切削温度约增加18%； 背吃刀量ap影响最小，ap增加一倍，切削温度约增加7%。 2.3 金属切削过程 ⑵ 工件材料: 工件材料主要是通过硬度、强度和导热系数影响切削温度的。 加工低碳钢，材料的强度和硬度低，导热系数大，故产生的切削温度低； 加工高碳钢，材料的强度和硬度高，导热系数小，故产生的切削温度高。 加工脆性金属材料产生的变形和摩擦均较小，故切削时产生的切削温度比45钢低25%。 2.3 金属切削过程 ⑶ 刀具几何参数 在刀具几何参数中，影响切削温度最明显的因素是前角γo和主偏角κr，其次是刀尖圆弧半径rε。 前角γo增大，切削变形和摩擦产生的热量均较少，故切削温度下降。但前角γo过大，散热变差，使切削温度升高。 主偏角κr减小，使切削变形和摩擦增加，切削热增加，但kr减小后，因刀头体积增大，切削宽度增大，故散热条件改善。 增大刀尖圆弧半径rε，选用负的刃倾角λs和磨制负倒棱均能增大散热面积，降低切削温度。 2.3 金属切削过程 ⑷ 切削液 使用切削液对降低切削温度有明显效果。切削液有两个作用： 一方面可以减小切屑与前刀面、工件与后刀面的摩擦； 另一方面可以吸收切削热。两者均使切削温度降低。 但切削液对切削温度的影响，与其导热性能、比热、流量、浇注方式以及本身的温度有关。 2.3 金属切削过程 2．3．4 刀具磨损与刀具寿命 1．刀具磨损形式 ⑴ 正常磨损 : 随着切削时间的增加，磨损逐渐扩大的磨损。 ①前面磨损 ②后面磨损 ⑵ 非正常磨损: 亦称破坏。 常见形式有脆性破坏（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破坏等）和塑性破坏（如塑性流动等）。 其原因主要是由于刀具材料选择不合理，刀具结构、制造工艺不合理，刀具几何参数不合理、切削用量选择不当，刃磨和操作不当等原因造成。 2.3 金属切削过程 2.3 金属切削过程 2. 刀具磨损的原因 ⑴ 磨粒磨损 : 在工件材料中含有氧化物、碳化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面存在着硬夹杂物，在切屑和工件表面粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒”对刀具表面摩擦和刻划，致使刀具表面磨损。 ⑵ 粘结磨损: 粘结磨损亦称冷焊磨损。切削塑性材料时，在很大压力和强烈摩擦作用下，切屑、工件与前、后刀面间的吸附膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结现象。刀具表面局部强度较低的微粒被切屑和工件带走，这样形成的磨损称为粘结磨损。粘结磨损一般在中等偏低的切削速度下较严重。 ⑶ 扩散磨损: 在高温作用下，工件与刀具材料中合金元素相互扩散，改变了原来刀具材料中化学成分的比值，使其性能下降，加快了刀具的磨损。因此，切削加工中选用的刀具材料，应具有高的化学稳定性。 ⑷ 化学磨损 : 化学磨损亦称氧化磨损。在一定温度下，戴具材料与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而被切屑带走；或因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的化学磨损。 2.3 金属切削过程 3. 刀具磨损过程 ⑴ 初期磨损阶段（OA段） ⑵ 正常磨损阶段（AB段） ⑶ 急剧磨损阶段（BC段） 2.3 金属切削过程 4. 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。国际标准ISO规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB值作为刀具的磨钝标准。 5. 刀具寿命 刀具寿命是指一