机械制造第一章切削加工基础ppt课件

1、机械制造技术根底机械制造技术根底;第一章第一章 切削加工根底切削加工根底1.1 切削加工根本概念切削加工根本概念1.2 刀具几何参数和刀具资料刀具几何参数和刀具资料1.3 切屑构成机理切屑构成机理1.4 切削力与切削功率切削力与切削功率1.5 切削热与切削温度切削热与切削温度1.6 刀具磨损破损和运用寿命刀具磨损破损和运用寿命 ;1.1 1.1 切削加工根本概览切削加工根本概览 一、研讨究金属切削过程的意义和方法一、研讨究金属切削过程的意义和方法1.1.研讨金属切削过程的意义研讨金属切削过程的意义 金属切削过程是指刀具从工件外表切除多余资料构成金属切削过程是指刀具从工件外表切除多余资料构成切屑

2、的过程。切屑的过程。切削加工过程中被切除的多余资料称为切屑，切屑构切削加工过程中被切除的多余资料称为切屑，切屑构成过程在不同的切削条件下构成的机理不同，具有不同成过程在不同的切削条件下构成的机理不同，具有不同的切屑形状。的切屑形状。 卡片模型; 2.研讨金属切削过程的方法1侧面方格变形察看法 2高频摄影法3快速落刀法4扫描电镜和透视电镜显微察看法5光弹性和光塑性实验法;二、切削运动和切削用量二、切削运动和切削用量; ;2 2 切削用量切削用量1000ndvwc; 3切削深度背吃刀量ap2mwpdda 刀具切削刃与工件的接触长度在同时垂直于主运动和进给运动的方向上的投影值。例如分析：加工过程三外

3、表、进给量f和背吃刀量ap;三、切削层参数三、切削层参数 切削层参数图;hDsinr bDpsinrADhDbD= p (mm) ;上面计算出的面积为名义切削面积(图中的ABCD)。实践切削面积ADE等于名义切削面积AD减去残留面积AD，即：ADEAD-AD残留面积AD是指切削刃从位置I移至位置II后，残留在已加工外表上的不平部分的剖面面积(图中的ABE)。 ; ap 、一定：kr越大， hD也越大，但bD越小； kr越小时，切削厚度hD越小越大，切削宽度bD越大。hD= sinkr bD= ap /sinkr AD=hD bD = ap hD、 bD 均与主偏角kr有关； AD只与hD、 b

4、D或ap 、有关。;四、金属切除率四、金属切除率 金属切除率是指刀具在单位时间内从工件上切除的金属切除率是指刀具在单位时间内从工件上切除的金属的体积，衡量金属切削加工效率的目的。金属的体积，衡量金属切削加工效率的目的。Zw =1000 AD Vav mm3/s()10002000wmwpn ddZfa车削：()pmpfnada钻削：24mwnfdZ扩孔：22()4mwwnf ddZ;一、刀具构造和刀具角度一、刀具构造和刀具角度1 1 刀具的组成及切削部分的构造刀具的组成及切削部分的构造1.2 1.2 刀具几何参数和刀具资料刀具几何参数和刀具资料;前提假设条件前提假设条件 对于车刀，为了便于丈量

5、，在建立刀具标注角度参考系时，特作如下两点假设：a. 假设运动条件，不思索进给运动的影响，即VC远远大于Vf ；b.假设安装条件，安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，且车刀刀杆中心线与工件轴心线垂直；主切削刃上选定点与工件中心等高。 ;1 1主剖面参考系主剖面参考系(a)基面 pr 经过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。(b)切削平面 ps 经过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(c)主剖面po 经过主切削刃上选定点，同时垂直于该点基面 和切削平面 的平面。;2 2主剖面正交平面参考系的建立主剖面正交平面参考系的建立(a) 确认刀具的主切削刃和副切削刃；(b) 在切削

6、刃上确定选定点；(c) 确定选定点处主切削运动速度方向；(d) 建立正交平面参考系中的基面；(e) 建立正交平面参考系中的切削平面；(f) 建立正交平面参考系中的主剖面正交平面。;3 3法剖面参考系法剖面参考系基面Pr和切削平面Ps与主剖面里Pr、Ps一样； 法剖面Pn：过切削刃上选定点垂直于切削刃S或其切线的平面； 基面Pr与主剖面里Pr一样； 进给剖面Pf：过切削刃上选定点，同时垂直于刀杆中心线与基面Pr的平面，平行于进给运动方向； 切深剖面Pp：过切削刃上选定点，同时平行于刀杆中心线并垂直于基面Pr的平面，垂直于进给运动方向。4 4进给剖面和切深剖面参考系进给剖面和切深剖面参考系; 我国

7、过去多采用主剖面参考系，与欧洲规范一样，近年来参照国际规范ISO的规定，逐渐兼用主剖面参考系和法剖面参考系。进给、切深剖面参考系那么常用于美、日规范中。;3 3刀具任务角度参考系刀具任务角度参考系;3 3 刀具标注角度刀具标注角度 主剖面参考系内的标注角度1在主剖面Po内的标注角度 1前角：在主剖面Po内丈量，前刀面A和基面Pr间的夹角。 2后角：在主剖面Po内丈量，主后刀面A与切削平面Ps的夹角。2在基面Pr内的标注角度 1主偏角：在基面Pr内丈量，主切削刃S在基面Pr上的投影与进给运动方向的夹角。3在切削平面Ps内的标注角度 1刃倾角：在切削平面Ps内丈量，主切削刃S与基面Pr之间的夹角。

8、; 对单刃刀具，刃倾角和主偏角确定了主切削刃在空间的方位，而前角和后角分别确定了前刀面A和后刀面A在空间的方位。对于前后刀面为平面型的外圆车刀，副切削刃上独立的角度是副偏角和副后角，其定义如下：1副偏角：在基面Pr内丈量，副切削刃S在基面Pr上的投影与进给运动反方向的夹角。2副后角：在副切削刃S上选定点的副剖面Po 内丈量，副后刀面Aa 与副切削平面Ps 之间的夹角。;4 4 刀具角度换算刀具角度换算1 1法剖面与主剖面内前、后角的关系法剖面与主剖面内前、后角的关系 soncostantansoncostantan;2恣意剖面与主剖面内角度的关系 恣意剖面 内的前角 为：pocostansin

9、tantantantantantanSoSoSoABDFABAEABDFAEABDCEFABDCBDABBC;5 5 刀具任务角度刀具任务角度1横向进给运动对任务前、后角的影响dfvvcfoeooe/arctan/arctan0; 2纵向进给运动对任务前、后角的影响wcffffefffedfvvftan-tanooeooerfsintantan;a刀尖高于工件轴线不思索进给运动3刀具安装位置对任务角度影响pppepppe;b刀尖低于工件轴线不思索进给运动;4刀柄中心线与进给运动方向不垂直rerrerkkGkkG;二、刀具资料二、刀具资料1 刀具切削部分资料应具备的性能刀具切削部分资料应具备的性

10、能1高的硬度 常温下，普通应该在 62HRC 以上。2高的耐磨性 资料硬度越高，耐磨性越好。3高的耐热性 刀具切削部分的资料是决议刀具切削性能优劣的关键要素之一。 资料、构造和几何外形是构成刀具切削性能评价的三要素。 ;年代刀具材料耐热性/（）切削速度大致比值1850碳素工具钢200-2500.32-0.401868合金工具钢300-4000.48-0.601898高速钢550-6001.00-1.201923-1925钨钴硬质合金8003.2-4.81929-1931钨钛钴硬质合金9004.0-8.01938氧化铝陶瓷12008.0-12.01968-1970TiC或TiN涂层WC硬质合金1

11、957立方氮化硼1400-15001965人造金刚石700-80025（有色金属）表 刀具资料开展概略;2 常用的刀具切削部分资料常用的刀具切削部分资料; ; 选用刀具资料的留意点选用刀具资料的留意点 加工普通资料： 选用普通高速钢及硬质合金； 加工难加工资料： 选用新牌号硬质合金或高性能高速钢； 加工高硬度资料或精细加工： 选用超硬资料。;3 3 刀具的分类刀具的分类; 4 4 刀具切削部分资料与工件资料的性能匹配刀具切削部分资料与工件资料的性能匹配 刀具资料与加工工件资料存在一个合理匹配问题，它主要指两者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，以获得最长的刀具寿命和最大的切削加工效率。 1刀

12、具资料与工件资料的力学性能匹配 2刀具资料与工件资料的物理性能匹配 3刀具资料与工件资料的化学性能匹配表 各种刀具资料所适宜加工的工件资料; FABOM45a正挤压正挤压FABOM45b偏挤压偏挤压OMFc切削切削 金属挤压与切削比较一、金属切削变形过程一、金属切削变形过程1.3 1.3 切屑构成机理切屑构成机理1 切屑构成过程; 三个变形区三个变形区 第一变形区第一变形区 第二变形区第二变形区 第三变形区第三变形区2 变形区的划分 以塑性资料的切屑构成为例，金属切削区可大致划分为：以塑性资料的切屑构成为例，金属切削区可大致划分为：;变形的主要特征：变形的主要特征： 剪切滑移变形剪切滑移变形

13、加工硬化加工硬化1第一变形区第一变形区剪切滑移区剪切滑移区; 2第二变形区第二变形区挤压摩擦区挤压摩擦区3第三变形区刃前区：三个变形区聚集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被刃前区：三个变形区聚集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被切削层在此与工件本体资料分别切削层在此与工件本体资料分别挤压摩擦回弹区挤压摩擦回弹区; 切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：=s剪切角剪切角;3 3 切屑的受力分析切屑的受力分析sinDssAFAcos()soFFcos()cos()sincos()cDoooAFFsin()sin()sincos()pDoooAFFcos()sincos()sDoo

14、FAFtan()/opcFFtan; 4 4 剪切角剪切角4o4o 1根据资料力学平面应力形状实际根据资料力学平面应力形状实际 2根据合力学最小实际：根据合力学最小实际： cos()sincos()sDooFAF422o; 分析上式可知： 1前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这阐明，在保证切削刃强度的前提下，增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。 2摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、采用光滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利采用光滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数

15、，有利于改善切削过程。于改善切削过程。4o422o;切削层经塑性变形后，厚度添加，长度减少，宽度根本不变。可用其表示切削层的变形程度。lchhDhchlC 切屑与切削层尺寸DchhhhCLchll; 相对滑移模型：相对滑移模型： 平行四边形平行四边形OHNM发生剪切变形后，变发生剪切变形后，变为平行四边形为平行四边形OGPM，其相对滑移，其相对滑移cottan()osNPNKKPyMKMK相对滑移相对滑移00cossincos()或;二、切屑种类和卷断屑机理二、切屑种类和卷断屑机理1 切屑形状从变形观念出发切屑形状从变形观念出发1 带状切屑带状切屑2 挤裂挤裂(节状节状)切屑。切屑。产生条件：

16、加工塑性金属，且切削厚度较产生条件：加工塑性金属，且切削厚度较小，切削速度较高、刀具前角较大。小，切削速度较高、刀具前角较大。优点：切削过程平稳，切削力动摇范围小，优点：切削过程平稳，切削力动摇范围小，已加工外表粗糙度较小。已加工外表粗糙度较小。缺陷：容易缠绕刀具或工件，影响加工过程。缺陷：容易缠绕刀具或工件，影响加工过程。产生条件：加工塑性金属，在低速、切削产生条件：加工塑性金属，在低速、切削厚度较大、刀具前角较小厚度较大、刀具前角较小特点：切削过程不平稳，切削力有动摇，特点：切削过程不平稳，切削力有动摇，已加工外表粗糙度较大。已加工外表粗糙度较大。带状切屑Real挤裂切屑Real;3 单元

17、单元(粒状粒状)切屑切屑产生条件：加工塑性金属，切削速度极产生条件：加工塑性金属，切削速度极低时，增大进给量，减小前角。低时，增大进给量，减小前角。特点：切削过程不平稳，切削力动摇大，特点：切削过程不平稳，切削力动摇大，已加工外表粗糙度大。已加工外表粗糙度大。粒状切屑Real切塑性资料切塑性资料 带状切屑带状切屑 挤裂切屑挤裂切屑 单元切屑单元切屑 4 崩碎切屑崩碎切屑 切脆性资料，工件资料越是脆硬、进切脆性资料，工件资料越是脆硬、进给量越大那么越容易产生这种切屑。给量越大那么越容易产生这种切屑。 切削力的幅度小，但动摇大，切削过切削力的幅度小，但动摇大，切削过程不平稳，易损坏刀具，已加工外表

18、粗程不平稳，易损坏刀具，已加工外表粗糙。糙。 应应0v hD崩碎切屑Real;2.切屑的控制1切屑外形的分类 切屑按照其构成机理可分为上述4种形状，但有时为了满足切屑的处置及运输要求，还需按照切屑外形进展分类。切屑的外形大体有带状切屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、宝塔状卷屑等，如下图：;2卷屑机理自然卷屑。利用前刀面上构成的积屑瘤使切屑自然卷曲。如图1-27所示。2卷屑槽与卷屑台。消费中常用的一种强迫卷屑方法，即在前刀面上磨出或在可转位刀片上制出适宜的卷屑槽或按照附加的卷屑台，切屑与卷屑槽或卷屑台相互作用碰撞来到达卷曲的目的，如图1-28、图1-29所示。图1-27自然卷屑机

19、理 图1-28卷屑槽卷屑机理 图1-29卷屑台的卷屑机理;3断屑机理加工过程中为了防止构成过长的切屑，最好是使切屑在一定的长度范围内就发生折断，从而来控制切屑的长度。常用的方法有：1使切屑卷曲后与工件外表相碰而折断。这种断屑方法可得到C形屑、发条状卷屑或宝塔状卷屑，如图1-30、图1-31所示。2使切屑卷曲后与刀具后刀面相碰而折断，可构成C形屑，如图1-32所示。图1-30发条状切屑碰到工件图1-31 C形屑撞在工件图1-32切屑碰到后刀面上折断的机理上折断的机理上折断的机理;因此控制切屑的方法有因此控制切屑的方法有1 采用断屑槽采用断屑槽 对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑

20、卷曲半径减小。对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。;增大刀具主偏角增大刀具主偏角 切削厚度变大，有利于断屑。切削厚度变大，有利于断屑。减小刀具前角减小刀具前角 可使切屑变形加大，切屑易于折断。可使切屑变形加大，切屑易于折断。 即据实践条件适中选择切削用量。即据实践条件适中选择切削用量。 刃倾角刃倾角 正值正值 切屑常卷曲后碰到后刀面折断切屑常卷曲后碰到后刀面折断 负值负值 切屑常卷曲后碰到已加工外表折断切屑常卷曲后碰到已加工外表折断 进给量进给量 切削厚度切削厚度 对断屑有利对断屑有利 加工外表粗糙度加工外表粗糙度 切削速度切削速度 切削变形切削变形 利于断屑利于

21、断屑 切除效率切除效率 ;nrsFArssrssrnnnsFAFCFFFrsasaFAPAsanAF; 2. 积屑瘤的构成及其对切削过程的影响积屑瘤的构成及其对切削过程的影响 速度不高、切削塑性金属、构成带状速度不高、切削塑性金属、构成带状切屑，刀具和切屑间的压力和摩擦，使得切屑，刀具和切屑间的压力和摩擦，使得切屑冷焊并层积在前刀面上，构成硬度很切屑冷焊并层积在前刀面上，构成硬度很高的一块剖面呈三角状的硬块，其硬度是高的一块剖面呈三角状的硬块，其硬度是工件资料硬度的工件资料硬度的23倍，可以替代刀刃进倍，可以替代刀刃进展切削，并以一定的频率生长和零落。这展切削，并以一定的频率生长和零落。这硬块

22、称为积屑瘤。硬块称为积屑瘤。;5 切削速度切削速度 ; 2积屑瘤对切削过程的影响及其控制1增大刀具前角增大刀具前角 减小了切屑变形，降低切削力，使切削减小了切屑变形，降低切削力，使切削过程容易进展。过程容易进展。2增大切削厚度增大切削厚度 hD的变化导致切削厚度的变化，从的变化导致切削厚度的变化，从而导致切削力的动摇和影响加工质量。而导致切削力的动摇和影响加工质量。3增大已加工外表粗糙度增大已加工外表粗糙度 积屑瘤伸出切削刃外的部分高低不平，外形极不规那么，增大了已加工积屑瘤伸出切削刃外的部分高低不平，外形极不规那么，增大了已加工外表的粗糙度，降低了外表加工质量。外表的粗糙度，降低了外表加工质

23、量。1积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤对切削过程的影响4对刀具寿命的影响对刀具寿命的影响 积屑瘤积屑瘤 如生长稳定，起到了维护了刀具，提高了刀具的运用寿命的作如生长稳定，起到了维护了刀具，提高了刀具的运用寿命的作用；如频繁零落，那么加剧了刀具的磨损，降低了刀具的运用寿命。用；如频繁零落，那么加剧了刀具的磨损，降低了刀具的运用寿命。 ; 积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。在粗加工时，可充分利用积屑瘤,精加工时必需防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有： 2运用光滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层资料与刀具运用光滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层资料与刀具前刀面间的摩擦。前刀面

24、间的摩擦。 1合理选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。合理选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。 3增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。 4降低工材塑性，适当提高工件资料硬度，减小加工硬化倾向。降低工材塑性，适当提高工件资料硬度，减小加工硬化倾向。5减小进给量。减小进给量。;1 1工件资料的影响工件资料的影响2 刀具前角的影响刀具前角的影响;A段：段： 积屑瘤随着切削速度的增大逐渐积屑瘤随着切削速度的增大逐渐构成，前角逐渐增大，所以变形构成，前角逐渐增大，所以变形系数减小。系数减小。B段：段： 积屑瘤随着积屑瘤随着vc的

25、增大逐渐消逝，前的增大逐渐消逝，前角逐渐减小，所以变形系数增大。角逐渐减小，所以变形系数增大。 积屑瘤消逝，随着积屑瘤消逝，随着vcvc的增大，切削温度增高，使切屑底层资料的剪的增大，切削温度增高，使切屑底层资料的剪切屈服强度切屈服强度ss下降，导致前刀面摩擦系数下降，导致前刀面摩擦系数减小，摩擦角随之减小，减小，摩擦角随之减小，剪切角增大，故变形系数减小。剪切角增大，故变形系数减小。C段：段： 切削塑性金属时切削塑性金属时vc是经过积屑瘤的生长消逝过程影响切削变形大小的。是经过积屑瘤的生长消逝过程影响切削变形大小的。切削铸铁等脆性金属时，普通不产生积屑瘤。随着切削速度增大，变切削铸铁等脆性金

26、属时，普通不产生积屑瘤。随着切削速度增大，变形系数形系数逐渐地减小。逐渐地减小。; ; l抑制切削层资料和工件外表抑制切削层资料和工件外表层资料对弹性变形、塑性变形的层资料对弹性变形、塑性变形的抗力。抗力。 1.切削力的来源于：切削力的来源于： 一切削力的来源、分力和作用一切削力的来源、分力和作用 2抑制刀具与切屑、刀具与工抑制刀具与切屑、刀具与工件外表间摩擦阻力所需的力。件外表间摩擦阻力所需的力。;rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解F 切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff进给力22222NCPfFcFFFFF切削力切削力Fc Fc 最大，进给力最大，进给力Ff Ff 次之

27、，背向力次之，背向力Fp Fp 最小最小 主偏角主偏角Kr的大小影响的大小影响 Fp 和和 Ff 的配置。的配置。当工艺系统刚性较差时，应尽能够运用当工艺系统刚性较差时，应尽能够运用大的主偏角刀具进展切削。大的主偏角刀具进展切削。;目前常用的测力仪有电目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测阻式测力仪和压电式测力仪。力仪。2切削力的阅历公式切削力的阅历公式1切削力的实际公式切削力的实际公式cos()cos()sincos()cDoooAFF1切削力的丈量切削力的丈量;2切削力的阅历公式的建立参冯之敬书切削力的阅历公式的建立参冯之敬书FcFcFpFpFfFfCFcPPFpPFFfPyxyxyxf

28、C aFfC aFfC aF 丈量仪测出切削力后，再将实验数据用图解法、线性回归等进展处置，其本质就是测定 FC、 FP、 Ff后，如何确定3个系数和6个指数。;FcpFcCaPCfxyC aFfCFloglogloglogloglogpCaPCfFcFcFCxaFCyfF cF cCF cPyxfCaF;FeFeFeFpFpFpFfFfFfCFeFcPCPFpFpPCFFfFfPCyxnyxnyxnfC avFKfC avFKfC avFK3切削力阅历公式运用切削力阅历公式运用(指数公式指数公式) 与实验条件不符的要思索修正系数，切削力的获得是经过查表所得，是建立与实验条件不符的要思索修正系

29、数，切削力的获得是经过查表所得，是建立在前人实验的根底之上。在前人实验的根底之上。式中式中 CFc , CFp , CFf CFc , CFp , CFf 与工件、刀具资料有关系数；与工件、刀具资料有关系数； xFc , xFp , xFf xFc , xFp , xFf 切削深度对切削力影响指数；切削深度对切削力影响指数； yFc , yFp , yFf yFc , yFp , yFf 进给量对切削力影响指数；进给量对切削力影响指数； nFc , nFp , nFf nFc , nFp , nFf 切削速度对切削力影响指数；切削速度对切削力影响指数； KFc , KFp , KFf KFc

30、, KFp , KFf 思索刀具几何参数、刀具磨损等要素思索刀具几何参数、刀具磨损等要素影响的修正系数。影响的修正系数。;3单位切削力单位切削力单位切削力p是指切除单位切削层面积所产生的主切削力的大小cFCcFCcFcFCyFpypFpyxpFDcfCfafaCfafaCAFp1上式阐明，单位切削力p与进给量f 有关，它随着进给量f 增大而减小。单位切削力不受切削深度 的影响，这是由于切削深度改动后，切削力 Fc与切削层面积AD以一样的比例随着变化。而进给量f 增大，切削面积AD随之增大，由于切削变形减小，而切削力Fc增大不多，利用单位切削力p来计算主切削力Fc较为简易直观。; 强度、硬度越高

31、，塑性、韧性越大，切屑变形略小，总切削力越大。 三三 影响切削力的要素影响切削力的要素1工件资料的影响工件资料的影响2切削用量的影响切削用量的影响1背吃刀量和进给量背吃刀量和进给量 反映在阅历公式中，反映在阅历公式中，ap的指数近似为的指数近似为1，而，而f的指数为的指数为0.750.9，从切，从切削力和切削功率的角度思索，切削面积一样，加大削力和切削功率的角度思索，切削面积一样，加大f比加大比加大ap有利。有利。fAD成正比成正比，但，但 kc略减小，略减小， 变形系数减小，变形系数减小， 切削力添加但与切削力添加但与f 不成正比。不成正比。 apAD成正比成正比， kc不变，不变， 变形系

32、数不变，变形系数不变， 切削力成正比添加；切削力成正比添加； ;1在积屑瘤增长阶段在积屑瘤增长阶段 随随v 积屑瘤高度积屑瘤高度 变形程度变形程度，F 2 在积屑瘤减小阶段在积屑瘤减小阶段 v 变形程度变形程度，F 3 在无积屑瘤阶段在无积屑瘤阶段 随随v ，温度升高，摩擦系数，温度升高，摩擦系数变变形程度形程度 F 2 2切削速度切削速度塑性资料塑性资料切削速度对切削力没有显著影响。切削速度对切削力没有显著影响。脆性资料：脆性资料： 在消费实际中，尽能够采用高速切在消费实际中，尽能够采用高速切削，既能提高消费效率，又能减小切削，既能提高消费效率，又能减小切削力。削力。;3 3刀具几何参数的影

33、响刀具几何参数的影响 1 1前角前角o;2 2主偏角主偏角3 3刃倾角刃倾角s1 1rr对对FcFc影响较小，影响较小， 影响程度不超越影响程度不超越10%;r10%;r在在60607575之间时，之间时，FcFc最小。最小。2r对对Fp、 Ff影响较大影响较大 Fp FD cosr Ff FD sinr Fp随随r 增大而减小，增大而减小， Ff随随r 增大而增大增大而增大1 1ss对对FcFc影响很小影响很小2 s对对Fp、 Ff影响较大影响较大 Fp随随s增大而减小，增大而减小， Ff随随s增大而增大增大而增大;4 4负倒棱负倒棱1rb5 5过渡圆弧刃半径过渡圆弧刃半径b1 b1 与与f

34、 f 之比增大之比增大, ,切削力随之增大。切削力随之增大。 当切钢当切钢b1/f 5b1/f 5或或 切铸铁切铸铁b1/f 3b1/f 3时，时， 切削力趋于稳定，接近于负前角的形状。切削力趋于稳定，接近于负前角的形状。rr增大相当于增大相当于rr减小的影响减小的影响1 1rr对对FcFc影响很小影响很小2 2FpFp随随 r r增大而增大；增大而增大；FfFf随随 r r增大而增大而减小减小 r Fp r Fp，FfFf ;4 4刀具磨损刀具磨损 5 5切削液切削液 6刀具资料刀具资料 后刀面平均磨损带宽度后刀面平均磨损带宽度VB 越大，摩擦越大，摩擦越剧烈，切削力也越大。越剧烈，切削力也

35、越大。 VB对背向力对背向力Fp影响最显著影响最显著;二、切削功率切削功率是各切削分力耗费功率的总和。在车外圆时，Fp不做工，只需Fc和Ff做功KW式中Fc为主切削力，N； 为切削速度，m/s；Ff为进给抗力，N；nw为工件转速，r/s；f为进给量，mm/r由于车外圆时，Ff耗费的功率，与Fc相比很小普通小于1，可忽略不计。因此上式可改写为：根据切削功率选择机床主电动机时，还要思索机床的传动效率。机床电机的功率PE应为：式中为机床传动效率，通常= 0.750.85;1.5 1.5 切削热与切削温度切削热与切削温度一、一、 切削热的产生与传导切削热的产生与传导1 切削热的来源切削热的来源1)1)

36、切削层金属发生弹性变形和塑性切削层金属发生弹性变形和塑性变形所耗费的能量三个区；变形所耗费的能量三个区；2)2)切屑与前刀面、工件与后刀面间产切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热。生的摩擦热。单位时间产生的切削热：单位时间产生的切削热： Q=Fcvc Q=Fcvc工件切屑刀具 切削热的来源与传出2 热的传导及其影响要素热的传导及其影响要素1工件资料的导热系数工件资料的导热系数2刀具资料的导热系数刀具资料的导热系数3周围介质周围介质; 不同的加工方法其切削热由切屑、工件、刀不同的加工方法其切削热由切屑、工件、刀具和介质传出的比例不同。具和介质传出的比例不同。加工方法加工方法切屑切屑工件工件刀

37、具刀具铣削铣削70%50%15%磨削磨削4%80%12%;切削温度的丈量切削温度的丈量1 丈量方法丈量方法 2 切削温度分布切削温度分布 剪切面上各点温度几乎相剪切面上各点温度几乎相等，各点的应变规律根本一等，各点的应变规律根本一样；样； 前后刀面最高温度点不在刀前后刀面最高温度点不在刀刃上刃上 ；切屑上最高温度比剪切；切屑上最高温度比剪切区温度高；切屑底层温度比上区温度高；切屑底层温度比上层温度高。层温度高。; 刀具与切屑接触区平均温度，单位为刀具与切屑接触区平均温度，单位为； C C切削温度系数，主要取决于加工方法和刀具资料；切削温度系数，主要取决于加工方法和刀具资料； zz、yy、xx切

38、削速度、进给量、背吃刀量的影响指切削速度、进给量、背吃刀量的影响指数。数。xpyzcafvC1 切削用量切削用量 阅历公式阅历公式 ; 三个影响指数三个影响指数 zyx，阐明，阐明vc 影响最大，进给量影响最大，进给量 f 的影响次之，背吃刀的影响次之，背吃刀量量ap的影响最小。的影响最小。 ap、f 和和vc增大，单位时间内资料的切除量增大，切削热增多，切削温度随之增大，单位时间内资料的切除量增大，切削热增多，切削温度随之上升。上升。 在提高金属切除率的同时，为了有效控制切削温度以延伸刀具寿命，优先增大在提高金属切除率的同时，为了有效控制切削温度以延伸刀具寿命，优先增大ap ，其次是增大，其

39、次是增大f ，严厉控制，严厉控制vc；在刀具资料与机床性能允许条件下，应尽能；在刀具资料与机床性能允许条件下，应尽能够提高够提高vc ，以进展高效率、高质量切削。，以进展高效率、高质量切削。;2 刀具几何参数刀具几何参数2)主偏角主偏角kr;3负倒棱对切削温度的影响负倒棱对切削温度的影响3 3 工件资料的影响工件资料的影响 - - 强度、硬度高，那么加工硬化强度、硬度高，那么加工硬化才干强，切削抗力越大，耗费才干强，切削抗力越大，耗费的功多，产生的热就越多。的功多，产生的热就越多。 - - 热导率越小，传散的热越少，热导率越小，传散的热越少，切削区的切削温度就越高。切削区的切削温度就越高。b1

40、 b1 、rr，切屑变形程度，切屑变形程度q q 同时散热条件改善，两者趋于平衡同时散热条件改善，两者趋于平衡;4 刀具磨损的影响 后刀面磨损增大，塑性变形增大，后刀面磨损增大，塑性变形增大，摩擦加剧，切削温度升高摩擦加剧，切削温度升高 。 VB达一定值达一定值 ， v越越 高刀磨损高刀磨损对对影响越显著影响越显著 刀具磨损是影响切削温度的主要刀具磨损是影响切削温度的主要要素。要素。5 5 切削液的影响切削液的影响浇切削液对浇切削液对切削温度切削温度刀具磨损刀具磨损加工质量有明显效果。加工质量有明显效果。 热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷

41、却效果越显著;三、切削液1.切削液的作用1冷却作用2光滑作用3洗涤作用4防锈作用2.切削液的种类及选用种类：1水溶液2切削油3乳化液4极压切削油和极压乳化液;选用选用1从加工要求思索从加工要求思索 粗加工，选用水溶液或低浓度乳化液；粗加工，选用水溶液或低浓度乳化液； 精加工，选用极压切削油或高浓度乳化液；精加工，选用极压切削油或高浓度乳化液；2从刀具资料思索从刀具资料思索 高速钢，需用切削液；高速钢，需用切削液；Y合金等合金等,可不用或充分延续用；可不用或充分延续用；3 3从工件资料思索从工件资料思索 钢等塑性资料，需用切削液；铸铁等脆材，可不用；钢等塑性资料，需用切削液；铸铁等脆材，可不用；

42、 高强度钢等难加工资料，宜用极压切削油或乳化液高强度钢等难加工资料，宜用极压切削油或乳化液4 4从加工方法思索从加工方法思索 钻孔铰孔、攻螺纹和拉削等，宜用极压乳化液或切削油；钻孔铰孔、攻螺纹和拉削等，宜用极压乳化液或切削油； 成形刀具齿轮刀具等用极压切削油；磨削宜用乳化液。成形刀具齿轮刀具等用极压切削油；磨削宜用乳化液。;一、刀具磨损的形状一、刀具磨损的形状1前刀面磨损前刀面磨损构成条件：加工塑性资料，v高，hD大；刀具的耐热性和耐磨性缺乏 磨损值以其最大深度磨损值以其最大深度 KT 表示表示 。方式：月牙洼 影响：减弱刀刃强度，降低加工质量AA;2 后刀面磨损后刀面磨损影响：切削力, 切削

43、温度, 产生振动，降低加工质量刀尖部分磨损严重刀尖部分磨损严重,以以VC表示；中间表示；中间部位磨损较均匀部位磨损较均匀,以以VB表示表示,以以VBmax表示最大磨损值表示最大磨损值 。 构成条件：加工塑性资料, v 较小, hD 较小；加工脆性资料 方式：后角=0的磨损面参数VB，VBmax ;3边境磨损边境磨损方式： 沟纹 磨损量用磨损量用VN表示。表示。 构成条件：切钢料，边境处的加工硬化层、硬质点、毛坯外表硬层。较大的应力梯度和温度梯度。;二、刀具磨缘由二、刀具磨缘由硬质点划痕硬质点划痕 硬质点碳化物、氮化物、氧化物等硬质点碳化物、氮化物、氧化物等 积屑瘤碎片积屑瘤碎片 磨削磨削 低速

44、情况下刀具磨损的主要缘由 取决于硬度和耐磨性取决于硬度和耐磨性1磨料磨损磨料磨损;2冷焊粘结冷焊粘结 高温高压高温高压 粘结磨损加剧剧烈摩擦剧烈摩擦 冷焊冷焊 刀具资料与工件资料硬度比小 中等偏低切速;4化学磨损化学磨损3分散磨损分散磨损 高温作用高温作用 分散磨损常与冷焊磨损、磨料磨损同时产生。前刀面上温度最高处分散作用最剧烈月牙洼。 化学作用化学作用 边境磨损缘由之一； 取决于刀具的耐热性氧化铝陶瓷和立方氯化硼刀具抗分散磨损才干较强。 主要发生在较高速切削条件下。主要发生在较高速切削条件下。; 对于一定的刀具和工件资料，切削温度对刀具磨损具有决议性的影对于一定的刀具和工件资料，切削温度对刀

45、具磨损具有决议性的影响。高温时分散磨损和化学磨损强度较高；在中低温时，冷焊磨损占响。高温时分散磨损和化学磨损强度较高；在中低温时，冷焊磨损占主导位置；磨料磨损那么在不同切削温度下都存在。主导位置；磨料磨损那么在不同切削温度下都存在。硬质点划痕硬质点划痕 冷焊粘结冷焊粘结 分散磨损分散磨损 化学磨损化学磨损切削速度切削温度切削速度切削温度;三三 刀具磨损过程及磨钝规范刀具磨损过程及磨钝规范与刀具刃磨质量直接相关。与刀具刃磨质量直接相关。 切削力、温度急升，磨损量急剧添加，之前需重新刃磨或换刀。切削力、温度急升，磨损量急剧添加，之前需重新刃磨或换刀。 刀具磨损过程初期磨损后刀面磨损量VB正常磨损急

46、剧磨损切削时间 磨损缓慢，磨损量均匀添加磨损缓慢，磨损量均匀添加;VB与与t近似正比近似正比,斜率表示磨损强度斜率表示磨损强度,性能性能目的之一。目的之一。;度量：度量： 后刀面后刀面ap/2处的磨损宽度处的磨损宽度VB；径向尺寸；径向尺寸磨损量磨损量NB精加工；精加工； 硬质合金车刀刀具寿命实验的磨钝规范，硬质合金车刀刀具寿命实验的磨钝规范，有以下三种可供选择：有以下三种可供选择： 1VB0.3mm； 2假设主后刀面为无规那么磨损，取假设主后刀面为无规那么磨损，取 VBmax=0.6mm； 3前刀面磨损量前刀面磨损量 KT0.060.3fmm。;1工艺系统刚性工艺系统刚性工艺系统的刚性差，工

47、艺系统的刚性差，VB应取小值。如车刚性差的细轴。应取小值。如车刚性差的细轴。2工件资料工件资料 切削难加工资料如高温合金、不锈钢、钛合金等，切削难加工资料如高温合金、不锈钢、钛合金等，VB普通应取小值；加工普普通应取小值；加工普通资料，通资料，VB值可取大一些。加工大型工件，为了防止频繁换刀，值可取大一些。加工大型工件，为了防止频繁换刀，VB应取大值。应取大值。3加工精度和外表质量加工精度和外表质量加工精度和外表质量要求高时，加工精度和外表质量要求高时，VB应取小值。应取小值。; 刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是。刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是。刀具总寿命：刀具总寿命： 刃磨后的刀具自开场切

48、削直到磨损量到达刃磨后的刀具自开场切削直到磨损量到达磨钝规范为止所阅历的总切削时间磨钝规范为止所阅历的总切削时间;两次刃磨两次刃磨之间所阅历的切削时间之间所阅历的切削时间T。单要素法：单要素法：(, )cVBv TlglglgcvmTA 0mccvTv TC与的 关 系 式 ： 泰 勒 公 式Vc1Vc2Vc3Vc4;111TgmhcpTCfva1gfTfTC与 的关系式：2hppaTa TC与 的关系式：切削用量与刀具寿命的普通关系切削用量与刀具寿命的普通关系(广义泰勒公式：广义泰勒公式： m表示表示vC对对T的影响程度，反映了刀具资料的切削性能，的影响程度，反映了刀具资料的切削性能，m值越

49、大，切削速度对刀值越大，切削速度对刀具寿命的影响越小，刀具的耐热性越好。具寿命的影响越小，刀具的耐热性越好。 ;52.250.75TpCTvfa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b= 0.763GP a时，有： 与对切削温度的影响顺序一致。与对切削温度的影响顺序一致。; 不同刀具资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Tmin1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度vm/min;3.3.影响刀具寿命的其他要素影响刀具寿命的其他要素(1)(1)刀

50、具几何参数刀具几何参数 合理选择刀具几何参数能提高刀具寿命。刀具几何参数中对合理选择刀具几何参数能提高刀具寿命。刀具几何参数中对刀具寿命影响较大的是前角和主偏角。刀具寿命影响较大的是前角和主偏角。 (2)(2)刀具资料刀具资料 采用涂层刀具资料和运用新型刀具资料，可提高刀具寿命。采用涂层刀具资料和运用新型刀具资料，可提高刀具寿命。 (3)(3)工件资料工件资料 工件资料的强度、硬度和韧性越高，伸长率越小，切削时均能使工件资料的强度、硬度和韧性越高，伸长率越小，切削时均能使切削温度升高，刀具寿命降低。切削温度升高，刀具寿命降低。 ;令f，ap为常数， 代入：10001000mmwwwwmppLdLdtTkTvfaAfa 使工序时间最短的刀具寿命。以车削为例，工序时间：mv TA对T求导，并令其为0，可得到最高消费率刀具寿命为：1opcmTtm1最高消费率刀具寿命最高消费率刀具寿命twtwtmtmtottottctctm切削时间； tc 工序的换刀时间； tot除换刀外的辅助时间。令：1mctctkt T;2 最低消费本钱刀具寿命最低消费本钱刀具寿命每个零件平均加工本钱每个零件平均加工本钱C C为：为：()mmcttottCt Mt MCt MTM M 该工序单位时间内的机床折旧费及所分担的全厂开