《制造工程基础》课件 第五章 金属切削过程及控制

第五章金属切削过程及控制研究金属切削过程的目的：

通过研究切削过程中的物理现象如切削热、切削力、刀具磨损等保证加工质量提高生产率减低成本第1节金属切削过程1．切屑的形成过程塑性金属—

弹性变形—

塑性变形—

挤裂—

切屑流出第1节金属切削过程第一变形区：晶粒发生剪切滑移变形第二变形区金属纤维化区域第三变形区纤维化与加工硬化区2、三个变形区第1节金属切削过程

2.变形系数

二、变形程度的表示方法1、剪切角φ剪切面与切削速度之间的夹角第1节金属切削过程（a）带状切屑；切削塑性较高的材料。（b）挤裂切屑；低速切削钢或切削黄铜。（c）单元切屑；很低速切削钢或切削铅。（d）崩碎切屑。切削脆性金属（eg.铸铁）。工件刀具三、切屑种类第1节金属切削过程四、控制措施加断屑槽改变刀具角度改变切削用量第1节金属切削过程五.积屑瘤（1）积屑瘤的产生第1节金属切削过程切削塑性金属时，在切削刃口附近堆积楔状或鼻状的金属块，包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种堆积物叫做积屑瘤。积屑瘤的定义（2）积屑瘤对切削加工的影响利：保护切削刃；增大了前角；对粗加工有利。弊：不稳定，使切削深度、切削厚度及切削力不断变化；

部分积屑瘤粘在工件表面，使加工表面粗糙；

在精加工时要避免积屑瘤的产生。第1节金属切削过程（3）积屑瘤的控制第1节金属切削过程切削材料的硬度和塑性切削速度切削液对工件材料进行热处理，降低塑性一、切削力和切削功率切削力的产生：

（1）切削层金属、切屑和工件表层金属的弹、塑性变形所产生的抗力。（2）刀具与切屑、工件之间的摩擦力。第2节切削力

切削力的分解

以车外圆为例,切削力分解为：

Ff--进给抗力

Fp--切深抗力

Fc--主切切削合力:第2节切削力

切削功率

nw——

工件转速Fz——

主切削力（即Fc）Fx

——

进给抗力（即Ff）

（kW）

第2节切削力单位切削力单位切削力试制单位切削面积上的主切削力，用p表示：由单位切削力和切屑要素可确定主切削力。第2节切削力（1）切削热的来源被加工工件材料的弹性、塑性变形切屑与前刀面摩擦后刀面与已加工表面间的摩擦

Q=Fz·vQ----每秒钟产生的切削热。第3节切削热与切削温度切削热来源：第I、II、III

变形区及摩擦。切削热传散：切屑、刀具、工件及周围介 质（空气、切削液）。第3节切削热与切削温度（2）切削温度及其影响因素切削温度是指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。影响切削温度的主要因素：

(a)工件材料； (b)切削用量；

(d)刀具几何角度； (e)刀具几何磨损。第3节切削热与切削温度

影响切削温度的主要因素：切削速度v:当v提高一倍时，切削温度大约 增高20-30%。进给量f:f增大一倍，切削温度只升高 10%。切削深度ap:切削深度增大一倍，切削温度

升高3%。

切削用量对切削温度的影响：

v

最大，f

次之,ap最小。第3节切削热与切削温度(1)刀具磨损的三种形式:

前刀面磨损(月牙洼)

后刀面磨损

前、后刀面磨损第4节刀具磨损与刀具使用寿命

(3)刀具耐用度

刀具耐用度是刀具两次刃磨之间实际进行切削的时间。 切削用量对刀具耐用度

T

的影响：v

最大，f

次之,ap

最小。(2)刀具磨损的三个阶段：

初期磨损：正常磨损：急剧磨损：第4节刀具磨损与刀具使用寿命切削用量同加工生产率的关系

dw

：毛坯直径；

L

：走刀长度；

Lw

：工件切削部分长度；

nw：工件转速。

Δ和y：切出和切入长度；

h：加工余量；

第6节切削条件的合理选择

一、切削用量的选择

虽然，增加切削用量三要素之一，皆能使得tm成正比减小，但vc对刀具耐用度影响最大，f次之。为了保证刀具耐用度，确定选择原则如下：切削用量的选择原则

为提高刀具的耐用度和提高生产率，应首先选取尽可能大的ap，再根据机床动力和刚性或表面粗糙度值选f,最后确定v。第6节切削条件的合理选择（1）主偏角：kr减小，切削刃接触面积大，切屑宽度增加，刀具的强度增大，但径向力Fy也增大。（刚性好取45°，一般取75°，细长轴取90°）

二、刀具角度的选择第6节切削条件的合理选择（2）副偏角kr’：主要是减少副切削刃与加工表面之间的摩擦，增大副偏角，减小了摩擦，改善加工表面， 但加工表面变粗糙。一般取5°--15°。

第6节切削条件的合理选择（3）前角γ0：增大前角切削变形减少，切削轻