電子課件-《金屬切削原理與刀具(第五版)》-B01-3509-第四章

1、第一節(jié) 工件材料的切削加工性第二節(jié) 已加工表面質(zhì)量第三節(jié) 切削用量的選擇第四節(jié) 切削液第一節(jié) 工件材料的切削加工性一、切削加工性的評(píng)定指標(biāo)1刀具耐用度指標(biāo) 用刀具耐用度來(lái)衡量工件材料被切削的難易程度。 在切削普通金屬材料時(shí)，用v60的高低來(lái)評(píng)定材料切削加工性的好壞。 相對(duì)加工性指標(biāo)： 材料切削加工性等級(jí) 2已加工表面質(zhì)量指標(biāo) 表面質(zhì)量越好，切削加工性越好；反之，切削加工性差。 3切屑控制難易指標(biāo) 相同的切削條件下，越易斷屑、得到的切屑形狀越理想，也就是切屑越容易控制，切削加工性越好。 4切削溫度、切削力和切削功率指標(biāo) 根據(jù)切削加工時(shí)產(chǎn)生的切削溫度的高低、切削力的大小和消耗功率的多少來(lái)判斷材料的

2、切削加工性。這些數(shù)值越大，說(shuō)明材料的切削加工性越差。二、切削加工性的評(píng)定方法 1根據(jù)不同加工條件和要求評(píng)定 實(shí)用中往往根據(jù)具體的加工情況和要求，以其中某一兩項(xiàng)指標(biāo)為主衡量工件材料的切削加工性。 2材料性能綜合評(píng)定法工件材料切削加工性分級(jí)表三、影響材料切削加工性的因素1工件材料的物理、力學(xué)性能的影響 （1）塑性和韌性 （2）硬度和強(qiáng)度 （3）導(dǎo)熱系數(shù) （4）線膨脹系數(shù) 2工件材料化學(xué)成分及組織的影響 （1）碳對(duì)鋼的切削加工性的影響 （2）合金元素對(duì)鋼和鑄鐵切削加工性的影響 （3）鋼的金相組織對(duì)切削加工性的影響 四、改善材料切削加工性的途徑1調(diào)整材料的化學(xué)成分2通過(guò)熱處理控制材料的金相組織3選擇切

3、削加工性好的原材料狀態(tài)第二節(jié) 已加工表面質(zhì)量一、已加工表面的表面粗糙度 1殘留面積 在已加工表面上未被切去部分的截面積，稱為殘留面積。 影響工件表面粗糙度的主要因素有： 積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響 2積屑瘤 因積屑瘤不穩(wěn)定，它代替切削刃切削時(shí)會(huì)留下深淺不一的痕跡；脫落的積屑瘤嵌入已加工表面，使之形成硬點(diǎn)和毛刺，表面粗糙度值變大。 3機(jī)械振動(dòng) 在切削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)使工件表面出現(xiàn)振紋，增大工件表面粗糙度值。 常見(jiàn)表面粗糙度值偏大的現(xiàn)象和解決方法二、已加工表面的加工硬化 經(jīng)過(guò)切削加工，工件已加工表面層的硬度和強(qiáng)度提高的現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫冷作硬化。 一般來(lái)說(shuō)，表層塑性變形是加工硬化的主要成因，變形

4、程度越大，加工硬化程度越嚴(yán)重，硬化層越深。 凡對(duì)切削變形、摩擦、切削溫度產(chǎn)生影響的因素，均會(huì)影響加工硬化。1加工硬化的成因2加工硬化對(duì)工件的影響 缺點(diǎn)：加工硬化會(huì)降低已加工表面質(zhì)量，降低材料的疲勞強(qiáng)度。同時(shí)，切削加工時(shí)出現(xiàn)加工硬化，會(huì)給下一道工序的切削帶來(lái)困難，加劇刀具的磨損，甚至無(wú)法加工。 優(yōu)點(diǎn)：它可提高工件表層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，提高其使用性能。3影響加工硬化的因素（1）工件材料 （2）切削用量 （3）刀具方面 4加工硬化的控制 （1）提高刃磨質(zhì)量，減小刀具刃口的鈍圓半徑，必要 時(shí)采用高速鋼刀具。 （2）盡量增大刀具前角，減小切削變形。 （3）適當(dāng)增大刀具主后角和副后角，減小摩擦。 （4

5、）提高切削速度，使加工硬化不充分。 （5）避免采用很小的進(jìn)給量，以減小刀具對(duì)工件的擠壓作用。三、殘余應(yīng)力1殘余應(yīng)力的概念 經(jīng)切削加工后在工件已加工表面層中所殘存的內(nèi)應(yīng)力，叫做殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力有： （1）殘余拉應(yīng)力 （2）殘余壓應(yīng)力壓應(yīng)力 拉應(yīng)力 2殘余應(yīng)力的成因（1）彈塑性變形作用 （2）熱塑性變形作用 （3）相變作用 3影響殘余應(yīng)力的因素 （1）工件材料 塑性較大的材料，在切削后容易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，且塑性越大，殘余拉應(yīng)力越大。切削脆性材料時(shí)，刀具后面擠壓與摩擦嚴(yán)重，使加工表面產(chǎn)生拉伸變形，其產(chǎn)生的殘余應(yīng)力多為壓應(yīng)力。 （2）刀具 刀具前角由正值減小到負(fù)值時(shí)，表層拉應(yīng)力減小，當(dāng)o-30時(shí)甚至

6、變成壓應(yīng)力，同時(shí)應(yīng)力擴(kuò)展深度增大。切削刃鈍圓半徑和后面磨損量增大時(shí)，殘余拉應(yīng)力與擴(kuò)展深度均隨之增大。 （3）切削用量 切削速度提高時(shí)，因熱塑性變形作用而產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力增大，但擴(kuò)展深度減小。進(jìn)給量增大時(shí)，表層殘余拉應(yīng)力與擴(kuò)展深度均有所增大。 （4）切削液 采用冷卻潤(rùn)滑效果良好的切削液有助于減小表面殘余應(yīng)力的擴(kuò)展深度。第三節(jié) 切削用量的選擇一、合理選擇切削用量的意義 合理選擇切削用量是指在加工對(duì)象、刀具材料、刀具幾何形狀及其他切削條件已經(jīng)確定的情況下，選擇最佳的切削用量要素進(jìn)行切削加工，在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮刀具的切削性能和機(jī)床性能，獲得較高的切削效率和較低的加工成本。二、切削用量的選

7、擇原則1切削用量與生產(chǎn)率的關(guān)系 衡量生產(chǎn)率高低的指標(biāo)之一是基本（機(jī)動(dòng)）時(shí)間tm。車削外圓時(shí)基本時(shí)間tm可由下式計(jì)算：解： 因?yàn)樾枰淮芜M(jìn)給車成所以 例41 ：車一直徑為60mm的軸，行程長(zhǎng)度l=1000mm，切削速度=60m/min，進(jìn)給量f =0.5mm/r，ap=3mm，一次進(jìn)給車成，求加工此工件需要的基本時(shí)間。即：故加工此工件需要的基本時(shí)間為6.28min。 2粗加工時(shí)切削用量的選擇 （1）背吃刀量ap的選擇 背吃刀量ap應(yīng)根據(jù)加工余量來(lái)確定，除留給必要的精加工余量外，其余的應(yīng)盡可能一次切除完。當(dāng)余量太大時(shí)，應(yīng)分兩次或多次切除。工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，則應(yīng)相應(yīng)減小背吃刀量ap，以減小切削力，

8、單邊加工余量A可多次切除。但應(yīng)把第一次進(jìn)給的背吃刀量ap選得大些，最后一次選得小些。 （2）進(jìn)給量f 的選擇 粗加工時(shí)，進(jìn)給量的選擇受工藝系統(tǒng)所能承受的切削力的限制。工藝系統(tǒng)剛度較好時(shí)，可選用較大的進(jìn)給量，一般取f0.30.9mmr 。 （3）切削速度的選擇 在ap和 f確定之后，在保證合理刀具耐用度的前提下，選擇合理的切削速度。3精加工時(shí)切削用量的選擇 （1）切削速度 精加工時(shí)的ap和f較小，可忽略切削力對(duì)工藝系統(tǒng)剛度的影響，故切削速度主要受刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量的限制。在保證刀具耐用度的前提下，硬質(zhì)合金刀具通常應(yīng)選用較高的切削速度（大于70m/min）。而高速鋼刀具則應(yīng)選用較低的切削速

9、度（小于5m/min），以盡量減小和避免積屑瘤的產(chǎn)生。 （2）進(jìn)給量f 精加工時(shí)一般選用較小的進(jìn)給量。常取f 0.080.30mm/r。 普通硬質(zhì)合金外圓車刀精車、半精車時(shí)的進(jìn)給量 （3）背吃刀量ap 精加工時(shí)的背吃刀量ap通常由上一工序合理留下，并應(yīng)于一次進(jìn)給切除掉。例如：采用硬質(zhì)合金車刀精車，由于刀具的刃磨性能較差，鋒利程度受到限制， ap不宜過(guò)小，一般應(yīng)取0.30.5mm 。 第四節(jié) 切削液一、切削液的作用1冷卻作用2潤(rùn)滑作用3清洗與排屑作用4防銹作用二、切削液添加劑及切削液種類1切削液添加劑 2切削液的種類 （1）水溶液 電介質(zhì)水溶液是在水中加入電介質(zhì)作為防銹劑，主要用于磨削、鉆孔和粗車等加工。 表面活性水溶液中是加入了皂類、硫化蓖麻油等表面活性物質(zhì)，以增加水溶液的潤(rùn)滑作用，主要用于精車、精銑和鉸孔等。 （2） 乳化液 濃度低（如濃度為3%5%）的乳化液，冷卻和清洗作用較好，適于粗加工和磨削。 濃度高（如濃度為10%20%）的乳化液潤(rùn)滑作用較好，適于精加工（如拉削和鉸孔等）。 （3）切削油 切削油主要起潤(rùn)滑作用。 一類是以礦物油為基體加入油性添加劑的混合油。 一類是極壓切削油，它是在礦物油或混合油中加入極壓添加劑而制成。 常用的有： L-AN15、 L-AN32全損耗系統(tǒng)用油輕柴油煤油三、切削液的合理選用選擇切削液的一般原則