金屬切削原理與刀具第三章-(NXPowerLite)課件

1、第三章 切削基本理論的應(yīng)用本章應(yīng)知 本章應(yīng)會 1.了解切屑的流向及切屑的控制。 2.了解改善材料切削加工性能的途徑。 3.對難加工材料的加工有一定的認(rèn)識。 4.影響已加工表面粗糙度的因素。 5.對刀具幾何參數(shù)有較具體的理解。 1.會合理選擇切削液。 2.會合理選擇切削用量。第一節(jié) 切屑的控制一、切削流向 圖3-1 流屑角c二、切削的卷曲和折斷 圖3-2 刃傾角對切屑流向影響第一節(jié) 切屑的控制 控制斷屑最常用的方法前面上磨制斷屑槽或裝置斷屑使切屑產(chǎn)生附加卷曲變形的方法來達(dá)到目的。可見切屑的卷曲是切屑基本變形或加卷屑槽附加變形的結(jié)果。 斷屑的原因: 1）切屑障礙物相碰折斷。 2）切屑自身重量折斷。

2、圖3-3 斷屑槽斷屑 圖3-4 斷屑槽的剖面形狀及主要參數(shù)a）折線形 b）直線圓弧形 c）全圓弧形第一節(jié) 切屑的控制 影響斷屑的因素： 以下主要從車刀的選用和設(shè)計角度出發(fā)，對一些影響斷屑較顯著的主要因素做初步的分析并敘述一些斷屑方法，刀具影響斷屑因素。1.車刀斷屑槽（1）斷屑槽形狀 折線形、直線圓弧形、全圓弧形。（2）斷屑槽的主要參數(shù) 有斷屑槽寬度lBn，槽深hBn和斷屑斜角。（3）斷屑斜角1）外斜式2）平行式3）內(nèi)斜式圖3-5 斷屑槽的槽斜角a）外斜式 b）平行式 c）內(nèi)斜式對應(yīng)比較第一節(jié) 切屑的控制 內(nèi)斜式槽形易形成卷得很緊（即螺距較?。┑穆菪吻行?，達(dá)一定長度后靠自身重量折斷。雖然內(nèi)斜式

3、能產(chǎn)生較為理想的屑形，但斷屑范圍不大，主要適用于精車、半精車； 2.車刀的幾何角度（1） 主偏角 越大越易斷屑， 越小越不容易斷屑。（2）刃傾角 當(dāng) 為正值時，C字形切屑；當(dāng) 為負(fù)值時，切屑碰后面折斷或形成螺旋形切屑后折斷。（3）前角 越小則切屑在形成過程中的變形越大。第一節(jié) 切屑的控制3.切削用量 進給量增大時，切削層公稱厚度和切屑厚度屑成正比例增大，易斷屑。當(dāng)很小時，斷屑是比較困難的，當(dāng) 減小時，出屑角增大。反之，當(dāng) 增大時，減小。4.工件材料 塑性、韌性越大，強度越高，越不容易斷屑。5.其他斷屑方法（1）為了使切屑流出時可靠斷屑刀具前面上固定附加斷屑擋塊（2）間斷進給斷屑采用振動切削裝置

4、（3）切削刃上開分屑槽磨制類似犬牙交錯的分屑槽第一節(jié) 切屑的控制三、切屑形狀的分類表3-2 ISO切屑形狀的分類1.帶狀切屑 長 12短 13纏亂2.管狀切屑 2長 22短 23纏亂3.盤旋狀切屑 3平 32錐4.環(huán)形螺旋 切屑 4長 42短 43纏亂第一節(jié) 切屑的控制5.錐形螺旋切屑 5長 52短 53纏亂6.弧形切屑 6連接 62松散7.單元切屑8.針形切屑(續(xù)） 當(dāng)Kr1時，該材料比45鋼容易切削；Kr1時，則難切削。第二節(jié) 工件材料切削加工性的改善一、材料切削加工性指標(biāo) 1.刀具壽命指標(biāo) 刀具壽命為T（min）時，以允許的切削速度vt（m/min）的高低來評定材料的切削加工性。t越高，

5、加工性越好。2.加工材料的性能指標(biāo)硬度抗拉強度伸長率沖擊韌度和熱導(dǎo)率影響加工性的物理力學(xué)性能指標(biāo)主要有第二節(jié) 工件材料切削加工性的改善表3-4 材料分級加工性等級第二節(jié) 工件材料切削加工性的改善 3.加工表面粗糙度指標(biāo) 表面粗糙值小，則加工性好；反之，則加工性差。二、改善材料切削加工性的途徑（1）適當(dāng)調(diào)劑鋼中化學(xué)元素和熱處理（2）合理選用刀具材料（3）合理選用切削用量和刀具幾何參數(shù)（4）采用新的切削加工技術(shù)第三節(jié) 難加工材料的加工一、各種難加工材料的加工性 難加工硬度高溫硬度高；高溫強度大；含有硬度很高的質(zhì)點；加工硬化大；導(dǎo)熱性差；活性差；容易與刀具粘結(jié)。 加工這類材料時存在以下困難： 1）切

6、削溫度很高。 2）切削力和單位切削壓力特別大。 3）刀具磨損很大。高強度鋼、超高強度鋼、高錳鋼、冷硬鑄鐵純金屬不銹鋼、高溫合金、鈦合金等難加工的金屬材料第三節(jié) 難加工材料的加工 1.高強度鋼、超高強度鋼的切削加工性 2.高錳鋼的切削加工性 3.冷硬鑄鐵的切削加工性 4.純金屬的切削加工性 5.不銹鋼和高溫合金的切削加工性 奧氏體不銹鋼的成分以鉻、鎳為主。淬火后為奧氏體組織，切削加工性較差。加工時的主要問題是： 1）加工硬化嚴(yán)重 2）切削力約比45鋼（正火）高25，熱導(dǎo)率小，切削溫 度高。 3）刀具磨損快，壽命低。 加工奧氏體不銹鋼和高溫合金而一般應(yīng)采用WCTaC（NbC）Co類硬質(zhì)合金，不宜采

7、用YT類硬質(zhì)合金。第三節(jié) 難加工材料的加工二、難切削材料切削技術(shù)的新發(fā)展難切削材料切削技術(shù)的新發(fā)展振動切削低溫切削加熱切削在惰性氣體保護下切削特種加工方法第四節(jié) 切削液的合理選擇一、切削液的作用 1.冷卻作用 2.潤滑作用 3.排屑和洗滌作用 4.防銹作用二、切削液的添加劑1.油性添加劑2.極壓添加劑3.乳化劑（表面活性劑）三、切削液的種類和選用1.水溶液 2.乳化液 3.切削液第四節(jié) 切削液的合理選擇表3-7 常用切削液的選用表（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）第五節(jié) 提高已加工表面質(zhì)量一、已加工表面的形成圖3-10 已加工表面的變形第五節(jié) 提高已加工表面質(zhì)量二、已加工表面的表面粗糙度 已加工表面粗糙度主要由以下

8、幾個因素決定。 1.殘留面積高度 圖3-11 殘留面積高度a） b） 取小的進給量，小的主副偏角kr、kr，增大刀尖圓弧半徑 ，都可減小表面粗糙度。第五節(jié) 提高已加工表面質(zhì)量 2.積屑瘤 3.鱗刺 4.振動 5.其他因素（1）工件材料（2）切削用量1）切削速度2）進給量（3）刀具方面三、表面加工硬化和殘余應(yīng)力第六節(jié) 刀具幾何參數(shù)的合理選擇一、前面、前角1.前面（1）平面型）正前角單面型）負(fù)前角單面型）負(fù)前角雙面型（2）曲面型（3）帶倒棱型型 圖3-14 前面形式a）正前角平面型 b）正前角帶倒棱型 c）負(fù)前角型 d）曲面型第六節(jié) 刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.前角 前角的選擇原則如下： 在刀具強度

9、許可的條件下，盡量選用大的前角。但成形刀具應(yīng)采用較小的前角或零前角以減少刀具刃磨后截面產(chǎn)生誤差。 選擇方法從以下方面考慮：注意（1）工件材料（2）工具材料（3）加工性質(zhì)二、后角 后角的主要作用是減小刀具后面與工件的摩擦，減輕刀具磨損。第六節(jié) 刀具幾何參數(shù)的合理選擇注意 后角的選擇原則如下： 粗加工時以確保刀具強度為主，一般在=68之間選擇；精加工時以保證表面質(zhì)量為主，一般取=812。三、主偏角、過渡刃 1.主偏角 主偏角的選擇原則如下： 在工藝系統(tǒng)剛性足夠的情況下，主偏角宜小，這樣有利于提高刀具壽命。主偏角大時，有利于減小振動和斷屑；加工硬度很高的材料時，工藝系統(tǒng)剛性好，主偏角取小值可提高刀具

10、壽命。 2.過渡刃 過渡刃的作用是增加刀尖強度和改善散熱條件，提高其壽命，降低表面粗糙度。第六節(jié) 刀具幾何參數(shù)的合理選擇過渡刃有兩種形式：（1）直線過渡刃（2）圓弧過渡刃四、副偏角、修光刃 1.副偏角 副偏角的作用主要是減少副切削刃和已加工表面的摩擦。應(yīng)選較小值以降低表面粗糙度值和提高刀具壽命。 2.修光刃五、副后角、刃帶 1.副后角 2.刃帶六、刃傾角 1.刃傾角的功用第六節(jié) 刀具幾何參數(shù)的合理選擇刃傾角主要影響切屑流向和刀尖強度。2.刃傾角的選擇 一般皆選用正刃傾角，有沖擊時采用負(fù)刃傾角。七、刀具幾何參數(shù)選擇舉例圖3-21 75強力車刀特點 選用較大前角和主偏角，使切削力減?。徊捎们暗估?、

11、過渡刃和負(fù)刃傾角來提高刀具強度；修光刃解決由于進給量大所引起的表面粗糙度值大的問題；斷屑困難由斷屑槽來解決。第七節(jié) 切削用量的合理選擇一、粗加工切削用量的選擇 選擇粗加工切削用量的次序是：采用盡量大的背吃刀量選擇大的進給量根據(jù)刀具壽命確定合理的切削速度 1.背吃刀量ap 根據(jù)工件的加工余量和工藝系統(tǒng)的剛性確定。應(yīng)盡量將粗加工余量h一次切除，即=h；若加工余量過大，可以最少次數(shù)給進逐次切除。 2.進給量 3.切削速度vc第七節(jié) 切削用量的合理選擇二、半精加工、精加工切削用量的選擇1.背吃刀量2.進給量3.切削速度第八節(jié) 超高速切削簡介一、超高速切削的切削速度 切削鋼和鑄鐵的切削速度在1000m/min以上，切削銅、鋁及其合金的切削速度在3000m/min以上。二、超高速切削的特點1）切削變形減小的幅度較大。2）切削溫度影響使加工材料軟化。3）工件上溫度不高，切削溫度隨之降低。4）刀具壽命降低的速率較小。三、超高速切削刀具 1. 分析已加工表面的形成過程。 2. 加工中導(dǎo)致表面粗糙的原因有哪些?當(dāng)已加工表面粗糙度達(dá)不到 要求時，應(yīng)從哪些方面著手改善? 3. 表面質(zhì)量有哪些內(nèi)容？提高表面質(zhì)量的途徑有哪些？ 4. 什么叫加工硬化？它是怎樣產(chǎn)生的？對切削過程有什么影響？ 5. 切削液的主要作用是什么?