《机械制造技术基础》课件-第5章 金属切削基础与刀具3

机械制造技术基础第5章

金属切削基础与刀具5.1认识平面四杆机构的类型及其判别条件车刀5.2铰链四杆机构的性质5.3铰链四杆机构的性质铣刀的种类及选用铰链四杆机构的性质金属切削基础知识5.4孔加工刀具的种类及选用5.5其它机械加工刀具介绍学习目标1.熟悉金属切削的基础知识；2.熟悉金属切削参数的选用常识；3.熟悉刀具材料常识；4.熟悉车刀的种类及用途，会正确选用车刀；5.熟悉铣刀的种类及选用，会正确选用铣刀；6.熟悉孔加工刀具的种类与选用；7.了解刨刀、螺纹加工刀具、齿轮加工刀具的种类与选用。

金属切削过程是指通过切削运动，刀具从工件上切下多余金属层，形成切屑和已加工表面的过程。在这个过程中会产生一系列现象，如形成切屑、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。

5.1.2金属切削过程简介1.切屑的形成

切削变形的本质是工件切削层金属受刀具的作用后，产生弹性变形和塑性变形，使切削层金属分离变为切屑的过程。

根据形成切屑的外形不同，通常将切屑分为以下4种类型。

5.1.2金属切削过程简介

（1）节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑。切削黄铜或低速切削钢时，容易得到此切屑。

（2）带状切屑：外形呈带状，上表面毛茸状，下表面光滑的连续切屑。加工碳钢、合金钢、铜、铝等塑性材料时，常形成此类切屑。

（3）粒状（单元）切屑：切屑沿厚度断裂为均匀的颗粒状。切削铅或很低速度切削钢时，产生此类切屑。

（4）崩碎切屑：外形呈不规则的细颗粒。切削脆性金属如铸铁、青铜时产生。

5.1.2金属切削过程简介2.影响切削变形的因素

（1）工件材料的影响：一般来说，材料的强度越低、塑性越大，加工时切削金属的变形就越大。

（2）刀具几何参数的影响：刀具的结构对切削变形有直接的影响。如，较大的前角有利于减少切削层金属的变形，锋利的刃口和较大的后角有利于减少已加工表面的变形程度，从而改善表面质量。

（3）切削用量的影响：调整切削用量是控制切削变形的重要手段。如，精加工时采用高速或低速切削，就是为了控制切削底层金属的摩擦变形程度。选用进给量时，要考虑背吃刀量，并配合一定的卷屑槽，就是为了控制变形程度，以获得满意的断屑效果。5.1.2金属切削过程简介3.切削力

刀具切削工件材料时受到的阻力，称为切削力。切削力主要来源于：一是被加工材料的变形抗力；二是刀具与切屑、工件间的摩擦力。

总切削力是一个空间力，为便于测量、计算及工艺分析，常将其在三个互相垂直的方向进行分解。5.1.2金属切削过程简介①主切削力Fc：切削力在主运动方向上的分力。它消耗切削总功率的95%左右，是计算机床主运动机构强度与刀杆、刀片强度以及设计机床夹具，选择切削用量等的主要依据。

②进给力Ff：切削力在进给方向上的分力。它消耗切削总功率的1%～5%，是验算机床进给机构强度的依据。

③背向力Fp：在垂直于工作平面上的分力，它处于基面内并垂直于进给方向。它作用在工件与机床刚性最差的方向上，易使工件变形，影响加工精度，引起振动，是校验机床刚度的主要依据。5.1.2金属切削过程简介影响切削力的因素：

①工件材料：材料成分、组织和力学性能是影响切削力的主要因素。强度、硬度、塑性、韧性越大，切削力越大；

②切削用量：影响最大的是ap，其次是f，切削速度

c最小。背吃刀量增大一倍时，切削力增大一倍；进给量增大一倍时，切削力约增大70%～80%。

③刀具几何角度：

0增大，刃口锋利、切削变形小，摩擦小，切削力减小；

o增大、摩擦减小，切削力减小；κr增大Fp减小；正

s，Fp减小，Ff增大。

④其它因素：使用切削液，润滑条件好，切削力减小；刀具磨损后，切削力剧增。5.1.2金属切削过程简介4、切削热与切削温度

切削层金属在刀具的作用下产生变形所做的功、切屑与前刀面、工件加工表面与后刀面之间摩擦所做的功，都转变为切削热。切削热由切屑、工件、刀具和周围介质等散热。提高切削速度可使切屑带走的热量所占比例增大，传入工件中热量减少，而传入刀具中的热量更少。因此，在高速切削时，切削区域的切削温度虽然很高，但刀具的温度并不很高，仍能进行正常工作。

5.1.2金属切削过程简介

切削温度一般指切屑与刀具接触区域的平均温度。切削温度的高低，取决于该处产生热量的多少和传散热量的快慢。切削温度太高，工件产生热变形，加工精度下降，刀具寿命降低。影响切削温度的因素有切削用量、工件材料、刀具几何角度、其它条件。切削速度增大，切削温度升高，进给量影响较小，背吃刀量影响更小；前角增大，切削温度下降；主偏角增大，切削温度升高。5.1.2金属切削过程简介5.刀具磨损和刀具耐用度

（1）刀具的磨损

切削过程中，刀具在高温和高压条件下，受到工件、切屑的剧烈摩擦，刀具在前、后面接触区域内产生磨损。这种现象称为刀具磨损。随切削时间增加磨损逐渐扩大。主要磨损形式有：前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损。

不同的刀具材料在不同的使用条件造成磨损的主要原因不同。在高速和较大的切削厚度切削塑性金属时，易产生月牙洼磨损。在低速和较大切削厚度切削塑性金属及切削脆性金属时，后刀面上的磨损有明显痕迹。在中等切削用量切削塑性金属的情况下，易产生前面和后面的同时磨损。5.1.2金属切削过程简介

正常磨损情况下，刀具的磨损量随着切削时间的增加而逐渐扩大。刀具典型的磨损过程包括初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段等三个阶段。生产中为合理使用刀具并保证加工质量，在刀具急剧磨损阶段到来之前就及时重磨刀刃或更换新刀。

刀具的磨钝标准是指刀具的磨损达到规定的标准应该重磨或更换切削刃，否则会影响加工质量，降低刀具利用率。GB/T16461-1996中规定了高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具的磨钝标准5.1.2金属切削过程简介（2）刀具耐用度

刀具耐用度系指一把新刃磨的刀具从开始切削，至磨损量达到磨钝标准的总切削时间，以T表示。刀具的耐用度高，说明切削性能好。

影响刀具耐用度的因素如下：

①切削用量

切削用量增加时，刀具磨损加剧，刀具耐用度降低。切削速度对耐用度的影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。

②工件材料

工件材料的强度、硬度、塑性等指标数值越高，导热性越低，加工时切削温度越高，刀具耐用度就会越低。

5.1.2金属切削过程简介③刀具材料

刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，合理选择刀具材料，采用涂层刀具材料和使用新型刀具材料是提高刀具寿命的