第2章切削加工的理论基础.ppt

第2章 切削加工的理论基础 2)?? 切削力 ??掌握切削力的来源、切削合力、分力及切削功率 ??牢固掌握影响切削力的主要因素； 4)?刀具磨损及刀具耐用度 牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因； 牢固掌握刀具磨钝标准及刀具耐用度的概念； 掌握各切削参数与刀具耐用度的关系及合理耐用度的选择原则； 掌握刀具破损形态及破损原因。 第一变形区（Ⅰ）主要在OA始滑移线—OM终滑移线之间发生，切屑在此阶段完成； 第二变形区（Ⅱ）切屑沿前刀面流出过程，受挤压、摩擦而产生变形的区域。摩擦使切屑底层金属的流动速度小于切屑其它部分，而产生滞流现象，切屑底层为滞流层；它会进一步产生塑性变形，造成切屑的卷曲。 第三变形区（Ⅲ）：指在刀具刃口的前方，在挤压和摩擦的作用下，加工表面与已加工表面上产生变形的区域。切削刃前的金属，受应力状况非常复杂，区域小，应力集中，经过充分塑性变形后，便滑移分离。 (1) 剪切角? 在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。 4、几个主要因素对切屑变形的影响 (1)工件材料对切屑变形的影响 按切屑形成的机理分类： 带状切屑 节状切屑 粒状切屑 崩碎切屑 带状切屑（高速切削塑性金属，切屑变形小时）、C形屑（碳钢和合金钢，具有卷屑槽的车刀切削时）、崩碎屑（脆性材料）、宝塔状卷屑（自动机床上）、长紧卷屑（由刀具的几何参数和进给两调整得到）、发条卷屑（重车，大切深，大进给量时）、螺卷屑（钻床 可以使用卷屑槽，断屑台和切屑用量来控制切屑的形状和断屑 切削合力的分解 Fc—切削力，计算车刀强度、设计机床零件，确定机床功率； 切削功率Pc—Fc、Ff消耗功；Fp方向无位移，不消耗功 （1）被加工材料的影响 a、工件材料的强度、硬度越高，则τs越大，加工硬化大，切削力增大显著； b、工件材料的硬度、强度相同，塑性越大，则切屑厚度压缩比增大，变形增大，切削力显著增大； c、切削铸铁、黄铜等脆性材料时，切削层的塑性变形小，加工硬化小，刀—屑接触面积小，摩擦也小，比钢好切削。 （4）刀具材料对切削力的影响 同样切削条件下，陶瓷刀具切削力最小，硬质合金刀具次之，高速钢刀具的切削力最大。 （5）切削液对切削力的影响 润滑作用越好，切削力越小。 （6）刀具后刀面对切削力的影响 后刀面磨损增加，摩擦加剧，切削力增加。 （1）切削用量对切削温度的影响 实验得出的切削温度的经验公式： 工件、切屑和刀具上各点的温度分布，这种分布称为温度场。 刀具的失效原因：主要是由于前、后刀面的磨损，使切削部分变钝；刀具突然损坏，不能正常切削而失效。 失效的三种形式：（1）磨损：前刀面与切屑接触，后刀面与工件相接触产生强烈磨损。磨损到一定程度后，不能再继续使用下去，而必须重磨。 （2）崩刃或脆裂：切削刃或刀片的脆性崩落或刀片的突然碎裂。硬质合金、陶瓷刀片易发生此现象。 （3）卷刃：指切削刃在高温、高压作用下发生塑性变形而卷刃。淬火硬度不够的工具钢、高速钢刀具上容易发生。 1）硬质点磨损：切屑或工件上的硬质点对刀具造成的。低速情况下，磨粒磨损为刀具磨损的主要原因。 刀具的磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度就称为刀具的磨钝标准。 由于加工条件不同，所规定的磨钝标准也有变化，精加工的磨钝标准取的小，粗加工的磨钝标准取的大。 硬质合金刀片加工碳钢时，磨损标准VB一般为0.6mm左右，加工铸铁等脆性材料时，因只有后刀面磨损，磨钝标准可适当取大些，如VB=0.8~1.00mm。 刀具耐用度（T/min）：刀具刃磨后开始切削一直到磨损量达到刀具磨钝标准所经历的总时间。 刀具寿命：一把新刀从投入切削起，到报废为止，总的实际切削时间。 刀具寿命=刀具耐用度×（n+1），n为重磨次数。 1）前刀面的磨损（月牙洼磨损）b）：塑性材料，高速、较大的切削厚度。 2）后刀面的磨损a）：切削脆性金属和以较小的切削厚度切削塑性金属材料时。 3）边界磨损：一般发生在切削不锈钢、耐热合金等难加工材料的场合。可能是由于工件外表面的硬化层或硬皮，也可能为该边界的 接触面与空气中的氧元素发生化学反应而磨损加快。 1、刀具磨损的形式及原因 刀具磨损的原因 2）粘接磨损：切削塑性材料时，刀具和工件材料的原子相互作用，发生熔焊的粘接现象，刀具表面的局部微粒被带走。高速钢、硬质合金等材料的刀具在切削区的温度比较高的情况下。 3）扩散磨损：更高的温度下，工件材料（Fe）与刀具材料中的某些元素相互扩散到对方去，使硬质合金刀具的硬度下降和脆性增加，而加剧磨损。硬质合金中的Co、C、W等元素的扩散等。 4）化学磨损：刀具材料与周围介质反应而形成化合物被切屑带走而造成刀具磨损。 前两者为机械原因，粘结磨损、扩散