第7章 切削条件的合理选择.ppt

第7章 切削条件的合理选择 教学重点 工件材料的切削加工性 刀具几何参数的合理选择 切削液的选择 切屑的控制 切削用量的合理选择 教学难点 刀具几何参数的合理选择 切削用量的合理选择 7.1 工件材料的切削加工性 1.切削加工性的衡量指标 衡量切削加工性的指标因加工情况不同而不尽相同，一般可归纳为以下几种： 1）以刀具耐用度衡量切削加工性 2）以切削速度衡量切削加工性 3）以切削力和切削温度衡量切削加工性 4）以加工表面质量衡量切削加工性 5）以断屑性能衡量切削加工性 2.工件材料物理力学性能的影响 1）工件材料硬度 工件材料硬度包括常温硬度、高温硬度。 2）工件材料强度 工件材料强度包括常温强度和高温强度。 3）工件材料塑性与韧性 工件材料的塑性以延伸率表示，值越大，则塑性越大。工件材料的韧性以冲击韧度表示，值越大，表示工件材料在破断时吸收的能量越多。 4）工件材料导热系数 工件材料的线膨胀系数和弹性模量也对切削加工性有影响。 3.工件材料化学成分的影响 1）碳 钢的强度与硬度一般随含碳量的增加而增加，而塑性和韧性随含碳量的增加而降低。 2）合金元素 为了改善钢的性能，可加入一些合金元属如铬（Cr）、镍（Ni）、钒（V）、钼（Mo）、钨（W）、锰（Mn）、硅（Si）和铝（Al）等。 其中Cr、Ni、V、Mo、W、Mn等元素大都能提高钢的强度和硬度；Si和Al等元素容易形成氧化铝和氧化硅等硬质点而使刀具磨损加剧。当这些元素含量较低时（一般以0.3％为限），对钢的切削加工性能影响不大；当这些元素含量超过0.3％时，对钢的切削加工性是不利的。 在钢中加入微量的硫（S）、硒（Se）、铅（Pb）、铋（Bi）、钙（Ca）等元素会在钢中形成夹杂物，能使钢脆化，或起润滑作用，减轻刀具磨损，改善工件材料的切削加工性。加入磷（P）虽然使钢的强度与硬度有所提高，但可使其韧性与塑性显著下降，因此，有利于断屑。 4.工件材料金相组织的影响 1）对钢的切削加工性的影响 不同种类金相组织对切削加工性有直接影响。 钢中铁素体与珠光体的比例关系影响钢的切削加工性。 铁素体塑性大，珠光体硬度较高，马氏体比珠光体更硬， 2）对铸铁切削加工性的影响 按金相组织的不同，铸铁可分为白口铁、马口铁、灰铸铁和球墨铸铁。它们的硬度依次递减，塑性依次增高，切削加工性依次递增。 7.2 刀具几何参数的合理选择 1.前角的选择 1）前角的功用 （1）影响切削变形。 （2）影响切削刃强度及散热情况。 （3）影响切屑形态和断屑效果。 （4）影响加工表面质量。 。 2）前角的选择原则 刀具的合理前角主要取决于刀具材料和工件材料的性能。前角的选择原则包括以下几点： （1）刀具材料的强度及韧性较高时可选择较大的前角。 （2）工件材料的强度或硬度较高时，宜选用较小的前角，以保证刃口强度；反之，宜选用较大的前角。 （3）加工塑性材料时，应选较大的前角；加工脆性材料（加铸铁、青铜）时，宜选较小的前角，如图7-1所示。 用硬质合金刀具加工一般钢料时，前角可选为10°～20°。 一般加工灰铸铁时前角可选5°～15°。 （4）前角的选择，还要考虑其他一些具体加工条件，即： ①粗加工时，特别是断续切削时，切削力和冲击较大，为保证刃口的强度，宜取较小前角；精加工时，为减小切削变形，提高加工质量，宜取较大的前角。 ②在工艺系统刚度较差或机床动力不足时，宜取较大的前角。在自动机床上加工时，考虑到刀具的尺寸、耐用度及工作的稳定性，宜取较小的前角。 硬质合金车刀合理前角参考值见表7-1。 表7-1 硬质合金车刀合理前角参考值 2.前面的选择 前面型式与前角的选择是互相联系的。常用的前面型式有正前角平面型、正前角平面带倒棱型、正前角曲面带倒棱型、负前角单面型和负前角双面型五种。 1）正前角平面型 正前角平面型是一种最基本型式，如图7-2（a）所示。。 2）正前角平面带倒棱型 正前角平面带倒棱型如图7-2（b）所示。 3）正前角曲面带倒棱型 正前角曲面带倒棱型如图7-2（c）所示。 4）负前角单面型 负前角单面型如图7-2（d）所示。 5）负前角双面型 负前角双面型如图7-2（e）所示。 7.2.2 后角、副后角及主后刀面的选择 1.后角的选择 1）后角的功用 （1）增大后角，可减小加工表面上的弹性恢复层与后面的接触长度，从而减小后面的摩擦与磨损。 （2）增大后角，可使楔角减小，使刃口钝圆半径减小，使刃口越锋利。 （3）当后面磨损量VB相同时，若后角大的刀具达到磨钝标准，则刀具上磨去的金属体积较大，从而加大刀具径向磨损量NB，将影响工件尺寸精度，如图7-3（a）所示。但当后角太大时，楔角减小显著，将会降低切削刃的强度和散热能力，使刀具耐用度下降。后角同前角一样，也存在一个使刀具耐用度为最大