金属切削原理与刀具课件.ppt
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- 金属 切削 原理 刀具 课件
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1、第第2章章金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具v2.1 金属切削过程金属切削过程 2.1.1 切削层与切削参数切削层与切削参数 2.1.2 切削过程切削过程 2.1.3 影响切削变形的因素影响切削变形的因素v2.2 切削过程的基本规律切削过程的基本规律 2.2.1 切削力切削力 2.2.2 切削热与切削温度切削热与切削温度 2.2.3 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 v2.3 切削参数的选择切削参数的选择 2.3.1 刀具几何角度刀具几何角度 2.3.2 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择 2.3.3 切削用量的选择切削用量的选择 v2.4 切削过程基本规律的应用切削过程基本规律的
2、应用 2.4.1 切屑的控制切屑的控制 2.4.2 材料的切削加工性材料的切削加工性 2.4.3 切削液切削液 v2.5 刀具材料刀具材料2.5.1 刀具材料的基本要求刀具材料的基本要求 2.5.2 普通刀具材料普通刀具材料 2.5.3 特殊刀具材料特殊刀具材料 2.5.4 涂层刀具涂层刀具?夹夹具的选用具的选用?夹夹具的选用具的选用?夹夹具的选用具的选用?夹具?夹具l l一夹具体;一夹具体;2 2一压板;一压板;3 3、7 7一螺母;一螺母;4 4、5 5一垫一垫圈:圈:6 6一螺栓;一螺栓;8 8一弹簧;一弹簧;9 9一定位键;一定位键;1010一菱形一菱形销;销;1111一圆柱销一圆柱销
3、?夹具?夹具?夹具?夹具?夹具的选用?夹具的选用?夹具?夹具l l一长方形基础板;一长方形基础板;2 2一方形支撑件;一方形支撑件;3 3一菱形定位盘;一菱形定位盘;4 4一快换钻套;一快换钻套;5 5一叉形压板;一叉形压板;6 6一螺栓;一螺栓;7 7一手柄杆;一手柄杆;8 8一分度合件一分度合件?夹具的选用?夹具的选用2.1 金属切削过程金属切削过程2.1.1 切削层与切削参数切削层与切削参数v金属切削的过程金属切削的过程:刀具与工件相互:刀具与工件相互运动、相互作用的过程。运动、相互作用的过程。v切削层:切削层:在切削过程中,刀具的刀刃在在切削过程中,刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表
4、面切下的金一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层。属层。v切削层参数:切削层参数:切削层的截面尺寸。切削层的截面尺寸。v主运动主运动:使工件与刀具产生相对运动:使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动。主运动而进行切削的最主要的运动。主运动特点是运动速度最高,消耗功率最大。特点是运动速度最高,消耗功率最大。主运动一般只有一个。主运动一般只有一个。v进给运动进给运动:保证金属的切削能连续进:保证金属的切削能连续进行的运动。进给运动的特点是运动速行的运动。进给运动的特点是运动速度低,消耗功率小。进给运动可以有度低,消耗功率小。进给运动可以有几个,可以是连续运动,也可以是间几个,可以是连续运
5、动,也可以是间歇运动。歇运动。切削用量切削用量v切削速度(切削速度(c):刀刃上选定点相对于工件刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。的主运动速度称为切削速度。v进给量(进给量(f):):工件或刀具每转或每一行程时,工件或刀具每转或每一行程时,工件和刀具在进给运动方向的相对位移量。工件和刀具在进给运动方向的相对位移量。v背吃刀量(背吃刀量(ap):):它是在与主运动和进给运动方它是在与主运动和进给运动方向所组成的平面相垂直的方向上测量的工件上已加向所组成的平面相垂直的方向上测量的工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。工表面和待加工表面间的垂直距离。v如图的外圆的车削运动。如图的外
6、圆的车削运动。vc为切削刃某点切削速度,为切削刃某点切削速度,vf为同一点的进给运动速度,为同一点的进给运动速度,ve为两个运动的合成速度。为两个运动的合成速度。外圆车削的切削运动与加工表面外圆车削的切削运动与加工表面 1车削切削层参数车削切削层参数(1)切削层切削层公称厚度公称厚度hD:在主切削刃选定点的:在主切削刃选定点的基面内,垂直于过渡表面的切削层尺寸基面内,垂直于过渡表面的切削层尺寸。v切削层截面的切削厚度为:切削层截面的切削厚度为:hD f sinr(2)切削层切削层公称宽度公称宽度bDv切削层切削层公称宽度公称宽度bD:在主切削刃选定点的基:在主切削刃选定点的基面内,沿过渡层表面
7、度量的切削层尺寸面内,沿过渡层表面度量的切削层尺寸 v切削层截面的切削层截面的公称切削宽度为公称切削宽度为:v bD ap/sinrv切削层切削层公称横截面积公称横截面积AD:在主切削刃选:在主切削刃选定点的基面内,切削层的截面面积定点的基面内,切削层的截面面积。v车削切削层车削切削层公称横截面公称横截面为为:v ADhD bDf ap2铣削切削层参数铣削切削层参数(1)切削层)切削层公称厚度公称厚度hD:在基面内度量的相邻刀:在基面内度量的相邻刀齿主切削刃运动轨迹间的距离齿主切削刃运动轨迹间的距离 v切削层切削层厚度厚度为:为:v hD ab=acsin fzsinv(2)切削层)切削层公称
8、宽度公称宽度bD:铣削的切削层公称:铣削的切削层公称宽度是指宽度是指主切削刃主切削刃与与工件切削面工件切削面的的接触长度接触长度(近似值近似值)。v铣削的背吃刀量:平行于铣刀轴线方向度量的被切铣削的背吃刀量:平行于铣刀轴线方向度量的被切削层尺寸削层尺寸 bD apv(3)切削层)切削层公称横截面积公称横截面积AD:切削厚度切削厚度与背吃刀量的积:与背吃刀量的积:AD hD bD 2.1.2 切削过程v金属在加工过程中会发生剪切和滑移,图金属在加工过程中会发生剪切和滑移,图2-4表示表示了金属的滑移线和流动轨迹,其中横向线是金属了金属的滑移线和流动轨迹,其中横向线是金属流动轨迹线,纵向线是金属的
9、剪切滑移线。流动轨迹线,纵向线是金属的剪切滑移线。v图图2-5表示了金属的滑移过程。由图可知,金属表示了金属的滑移过程。由图可知,金属切削过程的塑性变形通常可以划分三个变形区。切削过程的塑性变形通常可以划分三个变形区。1金属切削过程的变形金属切削过程的变形v(1)第一变形区第一变形区:切削:切削层金属从开始塑性变形到层金属从开始塑性变形到剪切滑移基本完成的过程剪切滑移基本完成的过程区。区。OA与与OM之间的区域之间的区域就是第一变形区就是第一变形区。v第一变形区是金属切削变第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区,形过程中最大的变形区,在这个区域内,金属将产在这个区域内,金属将产生大量的切削
10、热,并消耗生大量的切削热,并消耗大部分功率。此区域较窄,大部分功率。此区域较窄,宽度仅宽度仅0.020.2。(2)第二变形区第二变形区v产生塑性变形的金属切削层材产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出,在刀面流出,在靠近前刀面处靠近前刀面处形形成第二变形区。成第二变形区。v在这个变形区域,由于切削层在这个变形区域,由于切削层材料受到刀具前刀面的材料受到刀具前刀面的挤压和挤压和摩擦摩擦,变形进一步加剧,材料,变形进一步加剧,材料在此处纤维化,在此处纤维化,流动速度减慢流动速度减慢,甚至停滞在前刀面上。而且,甚至停滞在前刀面上。而且,切屑与前刀面的切
11、屑与前刀面的压力压力很大,高很大,高达达23GPa,由此,由此摩擦产生的摩擦产生的热量热量也使切屑与刀具面温度上也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温,升到几百度的高温,切屑底部切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。与刀具前刀面发生粘结现象。粘结现象时的摩擦状况粘结现象时的摩擦状况(3)第三变形区第三变形区v金属切削层在金属切削层在已加工已加工表面表面受刀具刀刃钝圆受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的产生塑性变形部分的区域。区域。刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程 切屑经过刀刃钝圆切屑经过刀刃钝圆B点后,受到后刀面点后,受到后刀面B
12、C段段的挤压和摩擦,的挤压和摩擦,经过经过BC段后,段后,这部分金属开始这部分金属开始弹性恢复,弹性恢复,恢复高度为恢复高度为h,在恢复过程中又与,在恢复过程中又与后刀面后刀面CD部分产生摩擦部分产生摩擦,这部分切削层在,这部分切削层在OB,BC,CD段的挤压和摩擦后,段的挤压和摩擦后,形成了已加工表面形成了已加工表面的加工质量。的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响。质量产生很大影响。v2积屑瘤的形成及对加工影响积屑瘤的形成及对加工影响概念概念:v在一定的切削速度和保持连续切削的情况下,在一定的切削速度和保持连续切削的情况下,加工加工塑性材料
13、塑性材料时,在刀具前刀面常常粘结一时,在刀具前刀面常常粘结一块剖面呈三角状的硬块,这块金属被称为块剖面呈三角状的硬块,这块金属被称为积积屑瘤屑瘤。积屑瘤的积屑瘤的成因成因:当金属切削层从终滑移面:当金属切削层从终滑移面流出时,受到流出时,受到刀具前刀面的挤压和摩擦刀具前刀面的挤压和摩擦,切屑,切屑与刀具前刀面接触面温度升高,挤压力和温度与刀具前刀面接触面温度升高,挤压力和温度达到一定的程度时,就达到一定的程度时,就产生粘结现象产生粘结现象,也就是,也就是常说的常说的“冷焊冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层。切屑流过与刀具粘附的底层时,产生内摩擦,这时底层上面金属出现加工时,产生内摩擦,这时底层上
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