工程材料成型基础 课件 3金属切削过程.pptx

金属切削过程 金属切削过程一、刀具几何角度 刀头即刀具的切削部分主要由刀面和切削刃两部分组成，我们总结为“三面两刃一尖”。（1）三面前刀面Ar：切屑流过的刀面；主后刀面Aα：与加工表面相对的刀面；副后刀面Aα′：与工件已加工表面相对的刀面；（2）两刃主切削刃S：前刀面与主后刀面相交的棱边，承担主要的切削工作；副切削刃S′：前刀面与副后刀面相交的棱边，承担少量的切削工作；（3）一尖刀尖：主切削刃与副切削刃的交点或两者连接处的一小段切削刃。1.刀具的构成 金属切削过程一、刀具几何角度①基面Pr：通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。普通车刀的基面平行于刀具的底面；②切削平面Ps：通过切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面的平面。它也是切削刃与切削速度方向构成的平面；③正交平面Po：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面；④法平面Pn：通过切削刃选定点，并垂直于切削刃的平面；⑤工作平面Pf：通过切削刃选定点，平行于假定进给运动方向，并垂直于基面的平面；⑥背平面Pp：通过切削刃选定点，同时垂直于假定工作平面与基面的平面。2.刀具静止参考系的主要参考平面 金属切削过程一、刀具几何角度①正交平面参考系 由基面、切削平面和正交平面构成的空间三面投影体系称为正交平面参考系。由于该参考系中三个投影面均相互垂直，符合空间三维平面直角坐标系的条件，所以，该参考系是刀具标注角度最常用的参考系。②法平面参考系 由基面、切削平面和法平面构成的空间三面投影体系称为法平面参考系。③工作平面参考系 由基面、假定工作平面和背平面构成的空间三面投影体系称为假定工作平面参考系。 金属切削过程一、刀具几何角度主偏角κr：主切削刃Ｓ与假定进给运动方向vf间的夹角； 副偏角κr′：副切削刃Ｓ′与假定进给运动反方向间的夹角。刃倾角λs：主切削刃Ｓ与过刀尖所作基面Pr间的夹角。前角γo：前刀面Ar与基面Pr间的夹角。后角αo：后刀面Aα与切削平面Ps间的夹角。 金属切削过程二、金属切削过程1.切屑的形成过程切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的切削层不是由刀具切削刃削下来的或劈开来的，而是靠前刀面的推挤，滑移而成的。 金属切削过程二、金属切削过程2.切削过程变形区的划分 金属切削过程二、金属切削过程3.切屑类型及控制a）带状切屑 b）节状切屑 c）粒状切屑 d）崩碎切屑 金属切削过程二、金属切削过程4.积屑瘤现象在切削塑性材料时，如果前刀面上的摩擦系数较大，切削速度不高又能形成带状切屑的情况下，常常会在切削刃上黏附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块，称为积屑瘤。积屑瘤包围着刃口，将前刀面与切屑隔开，其硬度是工件材料的2~3倍，可以代替刀刃进行切削，起到增大刀具前角和保护切削刃的作用。 金属切削过程三、切削过程基本规律1．切削力切削力Fc（主切削力Fz）──在主运动方向上的分力； 背向力Fp（切深抗力Fy）──在垂直于工作平面上的分力； 进给力Ff（进给抗力Fx）──在进给运动方向上的分力。合力F、推力FD与各分力之间关系： 金属切削过程三、切削过程基本规律式中 vc──主运动的切削速度。计算切削功率Pc是为了核算加工成本和计算能量消耗，并在设计机床时根据它来选择机床电机功率切削功率 金属切削过程三、切削过程基本规律（3）影响切削力的主要因素 ①工件材料材料的强度和硬度愈高，切削力愈大。②切削用量切削用量三要素对切削力均有一定的影响，但影响程度不同，其中背吃刀量ap和进给量f影响较明显。若f不变，当ap增加一倍时，切削厚度ac不变，切削宽度aw增加一倍，刀具上的负荷也增加一倍，即切削力增加约一倍；若ap不变，当f增加一倍时，切削宽度aw保持不变，切削厚度ac增加约一倍，在刀具刃圆半径的作用下，切削力只增加68%~86%。可见在同样切削面积下，采用大的f较采用大的ap省力和节能。切削速度v对切削力的影响不大③刀具几何参数在刀具几何参数中刀具的前角γo和主偏角κr对切削力的影响较明显。当加工钢时，γo增大，切削变形明显减小，切削力减小的较多。κr适当增大，使切削厚度ac增加，单位面积上的切削力减小。在切削力不变的情况下，主偏角大小将影响背向力和进给力的分配比例，当κr增大，背向力FP减小，进给力Ff增加；当κr＝90°时，背向力FP＝0，对防止车细长轴类零件时减少弯曲变形和振动十分有利。 金属切削过程三、切削过程基本规律2．切削热与切削温度在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能，即切削热。切削热通过切屑、刀具、工件和周围介质（空气或切削液）向外传散，同时使切削区域的温度升