第一章 金屬切削原理與刀具(二-切削運(yùn)動規(guī)律)

1、1.2 1.2 金屬切削基本規(guī)律金屬切削基本規(guī)律 切削單元切削單元OMmaOMmaOMmaOMma。 一個個切削單元疊一個個切削單元疊加起來，從前刀面流加起來，從前刀面流出，形成切屑。出，形成切屑。帶狀切屑帶狀切屑切削速度較高，刀具的前角較大而切削厚度不切削速度較高，刀具的前角較大而切削厚度不大時，加工塑性較好的材料容易獲得大時，加工塑性較好的材料容易獲得。這是正常情況下最常見這是正常情況下最常見的切屑形態(tài)（與刀具接觸的底層光滑，背面呈微小鋸齒形，延的切屑形態(tài)（與刀具接觸的底層光滑，背面呈微小鋸齒形，延續(xù)成帶狀）。續(xù)成帶狀）。擠裂切屑擠裂切屑切削厚度較大，刀具前角較小，容易獲得（背切削厚度較大

2、，刀具前角較小，容易獲得（背面呈較大鋸齒形，內(nèi)表面有時也形成裂紋）。面呈較大鋸齒形，內(nèi)表面有時也形成裂紋）。單元切屑單元切屑切削厚度很大而切削速度極低，刀具前角小，切削厚度很大而切削速度極低，刀具前角小，容易獲得（切削單元基本不連續(xù)）。容易獲得（切削單元基本不連續(xù)）。崩碎切屑崩碎切屑加工脆性材料時容易出現(xiàn)。加工脆性材料時容易出現(xiàn)。變形區(qū)變形區(qū)：刀刃前方的變形：刀刃前方的變形區(qū)。主要是沿剪切面的滑移區(qū)。主要是沿剪切面的滑移變形。變形。變形區(qū)變形區(qū)：近刀刃處已加工表面的變形區(qū)。該：近刀刃處已加工表面的變形區(qū)。該處受刀刃鈍圓部分和刀具后刀面的擠壓和摩擦，處受刀刃鈍圓部分和刀具后刀面的擠壓和摩擦，造成

3、工件表面的加工硬化。造成工件表面的加工硬化。變形區(qū)變形區(qū)：與刀具前刀面接觸的切屑底層變形：與刀具前刀面接觸的切屑底層變形區(qū)。切屑底層受到前刀面的擠壓和摩擦，其金區(qū)。切屑底層受到前刀面的擠壓和摩擦，其金屬纖維基本上與前屬纖維基本上與前 刀面平行。刀面平行。當(dāng)工件材料相同而切削條件不同時，當(dāng)工件材料相同而切削條件不同時， 越大，越大，說明變形越大說明變形越大 ；當(dāng)切削條件相同而工件材料不同時，當(dāng)切削條件相同而工件材料不同時， 越大，越大，說明材料的塑性越大說明材料的塑性越大 ；acLawa0Lcawc 切切 削削 前前 切切 削削 后后awawc acL a0Lc= L/L c = a0/ac變形

4、系數(shù)變形系數(shù)形成形成 切削塑性很好的金屬，切削塑性很好的金屬，在高溫（在高溫（200200600600）高壓）高壓和強(qiáng)烈摩擦作用下，由切屑和強(qiáng)烈摩擦作用下，由切屑底層微粒逐漸粘結(jié)到刀具前底層微粒逐漸粘結(jié)到刀具前刀面上的不穩(wěn)定的楔塊。刀面上的不穩(wěn)定的楔塊。特點(diǎn)特點(diǎn)硬度高，脆性大，可代替刀刃進(jìn)行加工。硬度高，脆性大，可代替刀刃進(jìn)行加工。精加工時避免，采用高速或低速切削。精加工時避免，采用高速或低速切削。粗加工時利用，采用中速切削粗加工時利用，采用中速切削 （v = 5v = 5100m/min100m/min）。）。控制切削速度，避開積屑瘤的生長速度范圍；控制切削速度，避開積屑瘤的生長速度范圍；使

5、用切削液，降低切削溫度，減小摩擦；使用切削液，降低切削溫度，減小摩擦；對塑性好的材料，可進(jìn)行熱處理，適當(dāng)提高硬對塑性好的材料，可進(jìn)行熱處理，適當(dāng)提高硬度，降低塑性；度，降低塑性；使刀具的實(shí)際前角增大；使刀具的實(shí)際前角增大；使切入深度增加；使切入深度增加；使加工表面的粗糙度增大；使加工表面的粗糙度增大；影響刀具耐用度；影響刀具耐用度；表現(xiàn)為，表現(xiàn)為，刀具作用在工件上的力或工件作用于刀具上的刀具作用在工件上的力或工件作用于刀具上的反作用力反作用力主切削力主切削力Fz（切向力）（切向力）: 總切削力總切削力F在主運(yùn)動方向的分力。約占總切削力的在主運(yùn)動方向的分力。約占總切削力的80809090，是，是

6、計(jì)算機(jī)床動力和主傳動系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)。計(jì)算機(jī)床動力和主傳動系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)。進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力Fx（軸向力）（軸向力）: 總切削力在進(jìn)給運(yùn)動方向上的總切削力在進(jìn)給運(yùn)動方向上的分力。約為主切削力的分力。約為主切削力的0.10.10.60.6倍倍，是設(shè)計(jì)和驗(yàn)算進(jìn)給，是設(shè)計(jì)和驗(yàn)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)的主要依據(jù)。機(jī)構(gòu)的主要依據(jù)。吃刀抗力吃刀抗力Fy（徑向力）：總切削力在切削深度方向上（徑向力）：總切削力在切削深度方向上的分力。約為主切削力的的分力。約為主切削力的0.150.150.70.7倍倍，它使機(jī)床、夾具、，它使機(jī)床、夾具、工件等變形并引起振動，使工件產(chǎn)生形狀誤差，也影響工件等變形并引起振動，使

7、工件產(chǎn)生形狀誤差，也影響工件的表面粗糙度。工件的表面粗糙度。FZ = CFZ apxFZ fyFZ KFZFX = CFX apxFX fyFX KFXFY = CFY apxFY fyFY KFYFz = p Ac = p ap f（N）式中：式中：p p 單位切削力（單位切削力（N/N/）式中，式中，s：工件材料的剪切屈服極限；：工件材料的剪切屈服極限； ac：切削厚度；：切削厚度； aw ：切削寬度；：切削寬度； ：變形系數(shù)；：變形系數(shù)； C：常數(shù)，其數(shù)值可查切削手冊；：常數(shù)，其數(shù)值可查切削手冊； 消耗在切削過程中的功率。在車削外圓時，消耗在切削過程中的功率。在車削外圓時，F(xiàn)y方向上的運(yùn)

8、動速度為零，功率也為零；方向上的運(yùn)動速度為零，功率也為零；Fx方向方向上的運(yùn)動速度很小，消耗功率也很小，可忽略不上的運(yùn)動速度很小，消耗功率也很小，可忽略不計(jì)，因此切削功率可用下式近似計(jì)算：計(jì)，因此切削功率可用下式近似計(jì)算： P PZ Z = = （KWKW）F Fz z v v10001000式中，式中，v v：切削速度（：切削速度（m/sm/s）；）；F Fz z：主切削力（：主切削力（N N）；）；或：或：P PZ Z = = （KWKW）F Fz z v v100010006060式中，式中，v v：切削速度（：切削速度（m/minm/min）；）；F Fz z：主切削力（：主切削力（N

9、 N）；）； 在零件的切削加工過程中，材料的彈、塑在零件的切削加工過程中，材料的彈、塑性變形，切屑、工件與刀具間的摩擦所消耗的性變形，切屑、工件與刀具間的摩擦所消耗的功，絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱能，稱為功，絕大部分都轉(zhuǎn)化為熱能，稱為切削熱切削熱。熱源熱源：三個變形區(qū)及切屑與前刀：三個變形區(qū)及切屑與前刀面、工件與后刀面的摩擦熱。面、工件與后刀面的摩擦熱。散熱散熱：從切屑、刀具、工件和周：從切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)中傳散，其中切屑帶走的圍介質(zhì)中傳散，其中切屑帶走的熱量最多（約占熱量最多（約占50%50%80%80%）。）。影響影響：加劇刀具磨損，降低工件表面質(zhì)量；使：加劇刀具磨損，降低工件表面質(zhì)量；使工件和刀桿變形，影響工件加工精度。工件和刀桿變形，影響工件加工精度。 切削區(qū)（主要包括刀具、切屑和工件）的平切削區(qū)（主要包括刀具、切屑和工件）的平均溫度均溫度。隨。隨切削溫度溫度升高，切屑顏色由銀白切削溫度溫度升高，切屑顏色由銀白變成黃白、金黃、紫、深藍(lán)和淺藍(lán)色。變成黃白、金黃、紫、深藍(lán)和淺藍(lán)色。切削用量切削用量：提高切削用量，切削溫度提高，其：提高切削用量，切削溫度提高，其