第3章节切削过程及控制幻灯片.ppt

◆ 控制切削过程：尽可能减小残余应力 ◆ 时效处理：最大限度减小残余应力 ◆ 残余压应力的利用：采用滚压、喷丸等方法 残余应力的控制 3.5.3 加工硬化 加工硬化概念 已加工表面表层金属硬度高于里层金属硬度的现象 加工表面严重变形层内金属晶格拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表层组织硬化 ◆ 硬化程度 （3-13） 式中 H —— 硬化层显微硬度（HV）； H0 —— 基体层显微硬度（HV）。 ◆ 硬化层深度 指硬化层深入基体的距离Δhd（μm） 加工硬化产生原因 加工硬化度量 加工硬化概念 ◆ 减小切削变形：提高切速，加大前角，减小刃口半径等 ◆ 减小摩擦：如加大后角，提高刀具刃磨质量等 ◆ 进行适当的热处理 加工硬化的控制 距表面深度 HV H 0 hi H0 图3-24 加工硬化与表面深度的关系 第三章 切削原理 54-21 3.6刀具磨损与刀具寿命 3.6.1 积屑瘤 刀具磨损形态 ◆ 正常磨损 前刀面磨损 形式：月牙洼 形成条件：加工塑性材料，v大，hD大 影响：削弱刀刃强度，降低加工质量 后刀面磨损 形式：后角=0的磨损面（参数——VB，VBmax） 形成条件：加工塑性材料, v 较小, hD 较小； 加工脆性材料影响：切削力↑, 切削温度↑, 产生振动，降低加工质量 VB VBmax a) KT KB b) 图3-25 刀具磨损形态 前、后刀面磨损 ◆ 非正常磨损 破损（裂纹、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性变形） 图3-26 刀具磨损过程 初期 磨损 后刀面磨损量VB 正常 磨损 急剧 磨损 切削时间 刀具磨损过程 3个阶段（图3-26） 常取后刀面最大允许磨损量VB 磨钝标准 ◆ 磨粒磨损 —— 各种切速下均存在 —— 低速情况下刀具磨损的主要原因 ◆ 粘结磨损（冷焊） —— 刀具材料与工件材料亲和力大 —— 刀具材料与工件材料硬度比小 —— 中等偏低切速 粘结磨损加剧 ◆ 扩散磨损 —— 高温下发生 ◆ 氧化磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生 刀具磨损原因 第三章 切削原理 54-22 3.6.2 刀具耐用度 ◆ 刀具从切削开始至磨钝标准的切削时间，用T 表示。 ◆ 刀具总寿命 —— 一把新刀从投入切削开始至报废为止的总切削时间，其间包括多次重磨。 （3-14） 式中CT 、m、n、p 为与工件、刀具材料等有关的常数 。 （3-15） 可见v 的影响最显著；f 次之；ap 影响最小 。 用硬质合金刀具切削碳钢（σb= 0.763GP a）时，有： 刀具寿命（耐用度）经验公式 图3-27 不同刀具材料的耐用度比较 硬质合金 （VB=0.4mm） 陶瓷刀具 （VB=0.4mm） 高速钢 刀具耐用度T（min） 1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60 800 600 500 400 300 200 100 80 60 50 切削速度v（m/min） 不同刀具材料寿命（耐用度）比较 式中to 、 tm 、 ta 、 tc 分别为工序时间、基本时间、辅助时间和换刀时间；T 为刀具寿命。令f，ap为常数，有： 使工序时间最短的刀具寿命。以车削为例，工序时间： 将上式代入式（4-14），对T求导，并令其为0，可得到最大生产率刀具寿命为： （3-16） （3-17） 又： 最大生产率寿命 （3-18） 式中 C0 —— 工序成本； Cm —— 机时费； Ct —— 刀具费用； tm ，ta ，tc ，T —— 含义同前。 使工序成本最小的刀具寿命。仍以车削为例，工序成本为： （3-19） 仍令f，ap为常数，采用相同方法，可得到经济寿命为（图3-28） tmCm 刀具费用 taCm C0 刀具耐用度 Top 成本 图3-28 经济寿命 经济寿命 如果刀具耐用度高于最低成本耐用度Top，则工时费增多，成本提高； 如果刀具耐用度低于最低成本耐用度Top，则刀具消耗费和磨刀费增多，成本提高； 如果刀具耐用度 Top对应的工序成本最低。 （3-19） 钴基高温合金刀具 第三章 切削原理 第四章 机械加工质量分析与控制 54-23 3.7 切削用量的选择 3.7.1 选择切削用量的传统方法 1. 确定切削深度 ap 尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分 2 次走刀，第一次走刀的切削深度取单边余量的 2/3～3/4 。 2. 确定进给量 f ◆ 粗切时根据工艺系统强度和刚度条件确定（计算或查表） ◆ 精切时根据加工表面粗糙度要求确定（计算或