金属切削的基础知识2

第1章金属切削的基础知识切削运动刀具切削过程的现象第1节切削运动及切削用量一、切削运动二、切削用量三、切削层参数一、切削运动主运动：速度高，消耗功率大，即主轴一般一个，如车削、刨削进给运动：速度低，消耗功率小可有多个，如铣削二、切削用量即切削三要素包括：切削速度进给量背吃刀量1.切削速度定义：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。以

vc表示，单位m/s

或m/min计算公式：

（1）主运动为旋转运动时，

vc为最大线速度

d——工件或刀具的直径，mm

n——工件或刀具的转速，r/s或r/min（2）主运动为直线运动时，

vc为平均速度

L——往复行程长度，mm

nτ——主运动的往复速度，st/s或st/min2.进给量车削：每转进给量用

f

表示，单位mm/r刨削：每行程进给量用

f

表示，单位mm/st铣削：每齿进给量用fz

表示，单位mm/zfz进给速度，即瞬时速度用vf

表示，单位mm/s

或mm/minz

——刀具齿数3.背吃刀量即切削深度，用

ap表示，单位mm包括：切削层公称横截面积AD

切削层公称宽度bD

切削层公称厚度hD

三、切削层参数切削层公称横截面积AD=bD

×hDAD不包括残留面积，但车削的残留面积很小时，第2节刀具一、刀具材料二、刀具结构三、刀具角度一、刀具材料刀具材料的要求（1）高硬度（2）高强度、高韧性（3）耐磨性（4）耐热性（红硬性、热硬性）（5）制造工艺性（可制造性）常用刀具材料（1）碳素工具钢、合金工具钢（钳工工具）（2）高速钢（复杂刀具）（3）硬质合金（WC、TiC）（4）新型材料

陶瓷材料

金刚石立方氮化硼（CBN）二、刀具结构三面两刃一尖结构形式2、焊接式3、机夹式1、整体式机夹铣刀4、机夹重磨式三、刀具角度刀具参考系（静止）主偏角、副偏角

（基面投影）前角、后角

（正交平面投影）刃倾角

（主切削平面投影）主、副偏角的影响主偏角对切削层的影响主偏角对残留面积、切削力的影响前角、后角的影响大，切削刃锋利，切削轻快，受力不好小，切削刃变钝，刀尖强固，受力好后角主要是减小主后刀面与工件的摩擦刃倾角对排屑方向的影响刀具角度总结其它刀具f工作角度第3节金属切削过程一、切屑二、积屑瘤三、切削力四、切削热五、刀具磨损一、切屑1. 形成过程对金属材料挤压，变形，断裂形成切屑前角小，材料变形大，切削力大，切削温度大2. 切屑种类（1）带状切屑：高速小进给，切削连续，平稳，Ra低，不安全（2）节状切屑：低速大进给，切削力波动大，Ra高，粗加工（3）崩碎切屑：切削铸铁，黄铜等脆性材料。切削热，切削力在主切削刃和刀尖上，易振动，崩刃，影响表面质量。二、积屑瘤1. 形成切削刃上粘着一小块很硬的金属，长大后脱落，然后再长。2. 对加工的影响（1）保护切削刃。（2）增大工作前角，使切削轻快（3）不断地产生和脱落，使切削有振动，影响尺寸精度；还会粘在已加工表面上，影响表面质量。

粗加工希望产生精加工应该避免3. 避免（1）正火或调质处理，以提高其强度，硬度。（2）避免中速。低速时温度低，摩擦小，如拉削、铰削、精刨高速时温度高，摩擦小，如精车、精铣三、切削力切削加工最大的特点就是有力的作用1. 切削力的分解切削力Fc

做功最多；进给力Ff

很小；背向力Fp

不做功，

Fp

影响细长轴的加工2. 切削力的估算设计时要选电机，算功率，要估算切削力

Fc

=kc

×AD≈kc

×ap

×f(N)

kc

是切削层单位面积切削力(N/mm2)

切削功率

Pm=Fc

×vc×10-3

(kW)

vc

是切削速度

(m/s)

电机功率

PE=Pm/η

η

传动效率四、切削热1. 来源切削功大都变成热能，形成切削热。（1）切屑变形，主要来源。（2）切屑与前刀面摩擦。（3）工件与后刀面摩擦。2. 传导（高速钢刀具）切屑传出50％～86％工件40％～10％刀具9％～3％辐射1％3. 切削温度的影响因素（1）切削用量切削速度影响最大，其次进给量，背吃刀量（2）工件材料强度、硬度高，消耗功率大，产生切削热多，切削温度高。（切钢比铸铁发热多）（3）刀具主偏角小，作用切削刃长，散热好前角大，材料变形小，切削热少材料导热性好，散热也好五、刀具磨损1. 形式前刀面磨损（小）后刀面磨损（主要）同时磨损。2. 磨损阶段三阶段：初期磨损阶段OA

正常磨损阶段

AB

急剧磨损阶段

BC3. 刀具磨损的影响因素（1）切削用量大，则刀具磨损大其中切削速度影响最大（2）刀具材料和角度（3）使用切削液可降低刀具磨损4. 刀具耐用度（1）定义：刃磨后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨钝标准，所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度。用T表示。（2）磨钝标准

用后刀面的磨损程度作为标准。实际上按刀具切削时间来判断。粗加工，切削时间min；精加工，走刀次数或零件个数。第4节切削加工的技术经济分析一、技术经济指标二、影响因素一、主要技术经济指标1、产品质量（1）加工精度：尺寸精度、形状精度、位置精度经济精度：在正常情况下所能达到的精度（2）表面质量：表面粗糙度、加工硬化和剩余应力加工硬化：挤压、摩擦使表面硬度提高2、加工时间和成本（1）加工时间tw

：（一个零件）tw

＝tm+tc+totm：基本工艺时间，也称机动时间。tc

：辅助时间，即调整、装卸、空程时间。to：其他时间，清扫、休息时间。（2）加工成本Cw

：（不包括材料成本）Cw=tw

M+(tm/T)CtM：单位时间全厂开支，包括工资、设备折旧等。T：刀具耐用度。Ct：刀具刃磨一次的费用。二、影响因素1、切削用量切削用量的选择原则（次序）：

背吃刀量、进给量、切削速度粗加工时，考虑加工效率，一般取较大的背吃刀量和进给量,而切削速度不高精加工时，考虑加工质量，常选取较小的背吃刀量和进给量,较高的切削速度2、切削液作用：冷