中職車削加工技術(shù)3、金屬切削過(guò)程與控制課件

1、(中職）車削加工技術(shù)3、金屬切削過(guò)程與控制課件2車加工技術(shù)任務(wù)三 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削過(guò)程與控制建議：2課時(shí)子任務(wù)2 金屬切削過(guò)程與控制2022/9/5學(xué)習(xí)目的切屑的形成機(jī)理及其形成過(guò)程和切屑的種類影響工件切削所需切削力的因素；影響刀具壽命的原因；切削液的選擇學(xué)習(xí)重點(diǎn) 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 切屑的形成機(jī)理及其形成過(guò)程和切屑的種類影響工件切削所需切削力的因素；影響刀具壽命的原因；切削液的選擇金屬切削過(guò)程與如何控制2022/9/5知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)德育目標(biāo)切屑的形成機(jī)理及其形成過(guò)程和切屑的種類影響工件切削所需切削力的因素；影響刀具壽命的原因；切削液的選擇 能通過(guò)查閱資料獲取相關(guān)知識(shí)能具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，熟練

2、掌握金屬切削過(guò)程與如何控制嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和探索精神實(shí)踐操作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，自我學(xué)習(xí)能力。2022/9/5復(fù)習(xí)提問(wèn)1、刃磨刀具，你是如何選擇砂輪機(jī)的？2、刃磨刀具要注意哪些？3、刀具的幾何角度，你是如何保證的？ 4、車床操作可以了，車刀也會(huì)刃磨了，那么切削過(guò)程咋樣？2022/9/5一、切削力 切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力，稱為切削力。切削力的分解根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要及測(cè)量方便，通常將總切削力F分解為三個(gè)互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、進(jìn)給力。 切削力來(lái)源于三個(gè)方面：克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力；克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后

3、刀面對(duì)過(guò)渡表面與已加工表面之間的摩擦力。2022/9/5 Fz主切削力或切向力。 它切于過(guò)渡表面并與基面垂直。Fz是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。Fx進(jìn)給抗力、軸向力或走刀力。 是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。Fx是設(shè)計(jì)進(jìn)給（走刀）機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的。Fy切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。 是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。 Fy用來(lái)確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計(jì)算機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度。它與工件在切削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)。2022/9/5 切削力合成與分解 切削力的來(lái)源2022/9/5 影響切削力的因素很多，主要有設(shè)備自身的功率大小、工件材

4、料、切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀具材料、刀具磨損狀態(tài)和切削液等。1、工件材料1）硬度或強(qiáng)度提高，剪切屈服強(qiáng)度s增大，切削力增大。2）塑性或韌性提高，切屑不易折斷，切屑與前刀面摩擦增大，切削力增大。2、切削用量1）背吃刀量（切削深度）ap、進(jìn)給量增大，切削層面積增大，變形抗力和摩擦力增大，切削力增大。由于背吃刀量ap對(duì)切削力的影響比進(jìn)給量對(duì)切削力的影響大(通常XFz=1,YFz=0.75-0.9），所以在實(shí)踐中，當(dāng)需切除一定量的金屬層時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，采用大進(jìn)給切削比大切深切削較省力又省功率。2022/9/5 2）切削速度vc 加工塑性金屬時(shí)，切削速度Vc對(duì)切削力的影響規(guī)律如同對(duì)切削變形影響一樣

5、，它們都是通過(guò)積屑瘤與摩擦的作用造成的。切削脆性金屬時(shí)，因?yàn)樽冃魏湍Σ辆^小，故切削速度Vc改變時(shí)切削力變化不大。 實(shí)踐應(yīng)用，從切削力觀點(diǎn)分析，切削時(shí)不宜選用過(guò)大的負(fù)刃傾角s。特別是在工藝系統(tǒng)剛度較差的情況下，往往因負(fù)刃傾角s增大了切深抗力Fy的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。2022/9/53、刀具幾何角度1）前角：前角增大，變形減小，切削力減小。2）主偏角：主偏角Kr在3060范圍內(nèi)增大，由切削厚度hD的影響起主要作用，使主切削力Fz減??；主偏角Kr在6090范圍內(nèi)增大，刀尖處圓弧和副前角的影響更為突出，故主切削力Fz增大。一般地，Kr=6075,所以主偏角Kr增大，主切削力Fz增大。實(shí)踐應(yīng)用，在車削軸類

6、零件，尤其是細(xì)長(zhǎng)軸，為了減小切深抗力Fy的作用，往往采用較大的主偏角Kr60的車刀切削。(3)刃傾角s：s對(duì)Fz影響較小，但對(duì)Fx、Fy影響較大。s由正向負(fù)轉(zhuǎn)變，則Fx減小、Fy增大。2022/9/5 4、其它因素 （1）刀具棱面：應(yīng)選較小寬度,使Fy減小。（2）刀具圓弧半徑：增大，切削變形、摩擦增大，切削力增大。（3）刀具磨損：后刀面磨損增大，刀具變鈍，與工件擠壓、摩擦增大，切削力增大。2022/9/5 二、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo) 被切削的金屬在刀具的作用下，發(fā)生彈性和塑性變形而耗功，這是切削熱的一個(gè)重要來(lái)源。此外，切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功，也產(chǎn)生出大量的熱量。因此，切削時(shí)共

7、有三個(gè)發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過(guò)渡表面接觸區(qū)。三個(gè)發(fā)熱區(qū)與三個(gè)變形區(qū)相對(duì)應(yīng)。所以，切削熱的來(lái)源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦功。2022/9/5 1、影響切削溫度的主要因素1）切削用量的影響 分析各因素對(duì)切削溫度的影響，主要應(yīng)從這些因素對(duì)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和傳出的熱量的影響入手。如果產(chǎn)生的熱量大于傳出的熱量，則這些因素將使切削溫度增高；某些因素使傳出的熱量增大，則這些因素將使切削溫度降低。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，隨切削速度的提高，切削溫度迅速上升。而背吃力量ap變化時(shí)，散熱面積和產(chǎn)生的熱量亦作相應(yīng)變化，故ap對(duì)切削溫度的影響很小。2022/9/5 2）刀具幾何參

8、數(shù)的影響 切削溫度隨前角o的增大而降低。這是因?yàn)榍敖窃龃髸r(shí)，單位切削力下降，使產(chǎn)生的切削熱減少的緣故。但前角大于1820后，對(duì)切削溫度的影響減小，這是因?yàn)樾ń亲冃《股狍w積減小的緣故。 主偏角r減小時(shí)，使切削寬度aw增大，切削厚度ac減小，故切削溫度下降。負(fù)倒棱b1在(02)f范圍內(nèi)變化，刀尖圓弧半徑re在01.5mm范圍內(nèi)變化，基本上不影響切削溫度。因?yàn)樨?fù)倒棱寬度及刀尖圓弧半徑的增大，會(huì)使塑性變形區(qū)的塑性變形增大，但另一方面這兩者都能使刀具的散熱條件有所改善，傳出的熱量也有所增加，兩者趨于平衡，所以對(duì)切削溫度影響很小。2022/9/5 3）刀具磨損的影響 在后刀面的磨損值達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)

9、切削溫度的影響增大；切削速度愈高，影響就愈顯著。合金鋼的強(qiáng)度大，導(dǎo)熱系數(shù)小，所以切削合金鋼時(shí)刀具磨損對(duì)切削溫度的影響，就比切碳素鋼時(shí)大。4）切削液的影響 切削液對(duì)切削溫度的影響，與切削液的導(dǎo)熱性能、比熱、流量、澆注方式以及本身的溫度有很大的關(guān)系。從導(dǎo)熱性能來(lái)看，油類切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。2022/9/52、切削溫度的分布1）剪切面上各點(diǎn)溫度幾乎相同。2）前刀面和后刀面上的最高溫度都不在刀刃上，而是在離刀刃有一定距離的地方。3）在剪切區(qū)域中，垂直剪切面方向上的溫度梯度很大。4）在切屑靠近前刀面的一層(簡(jiǎn)稱底層)上溫度梯度很大，離前刀面0.10.2mm，溫度就可能下降一半。5）后

10、刀面的接觸長(zhǎng)度較小，因此溫度的升降是在極短時(shí)間內(nèi)完成的。6）工件材料塑性越大，則前刀面上的接觸長(zhǎng)度愈大，切削溫度的分布也就較均勻些；反之，工件材料的脆性愈大，則最高溫度所在的點(diǎn)離刀刃愈近。7）工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈低，則刀具的前、后刀面的溫度愈高。 2022/9/53、切削溫度對(duì)工件、刀具和切削過(guò)程的影響 切削溫度高是刀具磨損的主要原因，它將限制生產(chǎn)率的提高；切削溫度還會(huì)使加工精度降低，使已加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及其它缺陷。1）切削溫度對(duì)工件材料強(qiáng)度和切削力的影響? 切削時(shí)的溫度雖然很高，但是切削溫度對(duì)工件材料硬度及強(qiáng)度的影響并不很大；剪切區(qū)域的應(yīng)力影響不很明顯。2） 對(duì)刀具材料的影響 適當(dāng)?shù)靥?/p>

11、高切削溫度，對(duì)提高硬質(zhì)合金的韌性是有利的。3）對(duì)工件尺寸精度的影響4）利用切削溫度自動(dòng)控制切削速度或進(jìn)給量?5）利用切削溫度與切削力控制刀具磨損2022/9/5三、刀具壽命 按規(guī)定的不能繼續(xù)切削的判斷標(biāo)準(zhǔn)。刀具的實(shí)際切削時(shí)間或切削工件的數(shù)量為刀具一次刃磨壽命，直至刀具失效為止。各次刃磨壽命之和為刀具的總壽命。 刀具壽命是指一把新刀具從開始投入使用直到報(bào)廢為止的總切削時(shí)間，其中包含多次重磨（重磨次數(shù)以n表示）時(shí)間，所以刀具壽命等于刀具耐用度和（n+1)的乘積。2022/9/5影響刀具壽命的因素1、工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性越大時(shí)，刀具的壽命越短。2、切削用量中，對(duì)刀具壽命影響最大的是切削速度、其

12、次是進(jìn)給量、最小的是背吃量。3、適當(dāng)增大前角、減小主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧半徑，均能延長(zhǎng)刀具壽命。4、選用新型材料的刀具，是提高刀具壽命的有效途徑。5、合理選擇切削液也能延長(zhǎng)刀具壽命。2022/9/5四、切屑的種類 在切削過(guò)程中，刀具推擠工件，首先使工件上的一層金屬產(chǎn)生彈性變形，刀具繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，在切削力的作用下，金屬產(chǎn)生不能恢復(fù)原狀的滑移（塑性變形），當(dāng)塑性變形超過(guò)金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，金屬就從工件上斷裂下來(lái)形成切屑。 由于工件材料不同，切削過(guò)程中的變形程度也就不同，因而產(chǎn)生的切屑種類也就多種多樣，如圖所示。圖中從左至右前三者為切削塑性材料的切屑，最后一種為切削脆性材料的切屑。切屑的類型是由應(yīng)

13、力-應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。 2022/9/5積屑瘤 在一定的切削速度（速度不高）下切削塑性材料（能形成帶狀切屑）時(shí)，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀面上靠近刀刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，其硬度是工件材料硬度的23.5倍，可以代替刀刃進(jìn)行切削，并且以一定的頻率生長(zhǎng)和脫落，這塊冷焊在前刀面的金屬稱為積屑瘤 稱為積屑瘤。積屑瘤的形成條件 工件材料：塑性材料；塑性越好越容易產(chǎn)生積屑瘤 切削速度：中等（1050m/min），溫度約300； 刀具角度： 0 偏??； 冷卻條件：不加切削液。 2022/9/5五、切削液 切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過(guò)程中，用來(lái)冷卻和潤(rùn)滑刀具和加工件的工業(yè)用液體切削液是金屬切

14、削加工的重要配套材料。18世紀(jì)中后期以來(lái)，切削液在各種金屬加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)初，人們從原油中提煉出大量潤(rùn)滑油，發(fā)明了各種潤(rùn)滑油添加劑，真正拉開了現(xiàn)代切削液技術(shù)的歷史序幕。一）切削液的組成及性能特點(diǎn) 切削液的品種繁多，作用各異，分為油基切削液和水基切削液兩大類。油基切削液也叫切削油，它主要用于低速重切削加工和難加工材料的切削加工。 水基切削液分為3大類乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液。2022/9/5二）切削液的作用 使用切削液的主要目的是為減少切削能耗，及時(shí)帶走切削區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的熱量以降低切削溫度、減少刀具與工件間的摩擦和磨損、提高刀具使用壽命，保證工件加工精度和表面質(zhì)量，提高加工效率，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。 切削液在加工過(guò)程中的這些效果主要來(lái)源于其潤(rùn)滑作用、冷卻作用、清洗作用和防銹作用。此外，因?yàn)榍邢饕菏怯椭瘜W(xué)制品，直接與操作人員、工件和機(jī)床相接觸，對(duì)其安全性和腐蝕性也必須有一定的要求。 2022/9/5三）切削液的選用 切削液都是按照油基切削液和水基切削液來(lái)選用的?？傮w上看，在加工質(zhì)量和刀具壽命方面，油基切削液比水基切削液要優(yōu)越，盡管隨被加工材料、加工方法、加工條件的不同其優(yōu)劣程度會(huì)有所差異。所以，水基切削液應(yīng)該用于存在著比加工質(zhì)量和刀具壽命更優(yōu)先的場(chǎng)合。1、根據(jù)機(jī)床的要求選擇切削液 2、根據(jù)刀具材料選擇切削液 3、根據(jù)工件材料選擇切削液4、根據(jù)加工方法選擇切