一金属切削原理与刀具(切削运动规律).ppt

一.切屑种类及形成机理 2.切屑的种类 2.切削过程变形的表示方法—变形系数 在切削过程中，切削层变形，从工件上分离 而形成切屑，但切削前后金属的体积不变。 形成 切削塑性很好的金属，在高温（200～600℃）高压和强烈摩擦作用下，由切屑底层微粒逐渐粘结到刀具前刀面上的不稳定的楔块。 对切削过程的影响 1.切削力的来源与分解 来源 ＊切削层金属的弹性和塑性变形所产生的抗力； ＊刀具与切屑，刀具与工件表面之间的摩擦力； 切削力产生于刀具的前刀面（作用于前刀面上的变形抗力与摩擦力）和后刀面（作用于后刀面上的变形抗力与摩擦力），上述力的合力即为总切削力F。 分解 通常，将总切削力F分解成垂直 于水平面的主切削力Fz(切向力)， 作用于水平面的力Fx(轴向力或进给 抗力)和Fy（径向力或吃刀抗力）。 进刀深和走刀量（ap和f）：增加f，减少ap , 有利于减低切削力； 工件材料：工件强度越高，所需切削力越大； 刀具角度：前角，后角，主偏角等都会影响； 切削速度； 切削用量：提高切削用量，切削温度提高，其中切削速度的影响最为明显。 工件材料：工件材料的强度和硬度越高，切削功率越大，切削温度越高。 刀具角度与磨损：减小主偏角，增大前角和刀尖园角半径，降低切削温度。磨损大，切削温度升高。 （1） 切削液的作用 冷却 — 带走热量，降低切削温度 润滑 — 渗入切削区，在金属表面形成润滑膜 清洗 — 冲走刀具和工件表面的细小切屑 防锈 — 防止工件、刀具和机床受周围介质的腐蚀 * * §1.2 金属切削基本规律 切削单元OMma——OMm′a′。 一个个切削单元叠加起来，从前刀面流出，形成切屑。 1.切屑的形成 切削过程是刀具从工件表面上切去多余金属，形成已加工表面的过程，也是工件的切削层金属在刀具前刀面挤压下产生塑性变形，形成切屑被切下来的过程。 ＊带状切屑—切削速度较高，刀具的前角较大而切削厚度不大时，加工塑性较好的材料容易获得。这是正常情况下最常见的切屑形态（与刀具接触的底层光滑，背面呈微小锯齿形，延续成带状）。 ＊挤裂切屑—切削厚度较大，刀具前角较小，容易获得（背面呈较大锯齿形，内表面有时也形成裂纹）。 ＊单元切屑—切削厚度很大而切削速度极低，刀具前角小，容易获得（切削单元基本不连续）。 ＊崩碎切屑—加工脆性材料时容易出现。 二.金属切削过程中的变形规律 1.变形区的划分—— Ⅰ变形区：刀刃前方的变形区。主要是沿剪切面的滑移变形。 Ⅲ变形区：近刀刃处已加工表面的变形区。该处受刀刃钝圆部分和刀具后刀面的挤压和摩擦，造成工件表面的加工硬化。 Ⅱ变形区：与刀具前刀面接触的切屑底层变形区。切屑底层受到前刀面的挤压和摩擦，其金属纤维基本上与前 刀面平行。 ＊当工件材料相同而切削条件不同时， ξ越大，说明变形越大 ； ＊当切削条件相同而工件材料不同时， ξ越大，说明材料的塑性越大 ； ac×L×aw＝a0×Lc×awc 切 削 前 切 削 后 aw≈awc ac×L ＝a0×Lc ξ= L/L c = a0/ac 变形系数 三.积屑瘤 特点 硬度高，脆性大，可代替刀刃进行加工。 ＊精加工时避免，采用高速或低速切削。 ＊粗加工时利用，采用中速切削 （v = 5～100m/min）。 采取措施 ＊控制切削速度，避开积屑瘤的生长速度范围； ＊使用切削液，降低切削温度，减小摩擦； ＊对塑性好的材料，可进行热处理，适当提高硬度，降低塑性； ＊使刀具的实际前角增大； ＊使切入深度增加； ＊使加工表面的粗糙度增大； ＊影响刀具耐用度； 四. 切削力和切削功率 ＊金属切削加工时，刀具使工件的切削层金属变形成为切屑所需的力，称为切削力（表现为，刀具作用在工件上的力或工件作用于刀具上的反作用力）。 ＊主切削力Fz（切向力）: 总切削力 F在主运动方向的分力。约占总切削力的80～90﹪，是计算机床动力和主传动系统强度和刚度的主要依据。 ＊进给抗力Fx（轴向力）: 总切削力在进给运动方向上的分力。约为主切削力的0.1～0.6倍，是设计和验算进给机构的主要依据。 ＊吃刀抗力Fy（径向力）：总切削力在切削深度方向上的分力。约为主切削力的0.15～0.7倍，它使机床、夹具、工件等变形并引起振动，使工件产生形状误差，也影响工件的表面粗糙度。 2.切削力的计算 ＊指数形式的切削力经验公式： FZ = CFZ apxFZ fyFZ KFZ FX = CFX apxFX fyFX KFX FY = CFY apxFY fyFY KFY ＊主切削力的估算： Fz = p · Ac = p · ap · f（N） 式中：p ——