金屬切削加工基本理論

1、金屬切削加工基本理論第1頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論 切削運動車削加工是機械加工中最常用的加工方法之一，下面我們以普通外圓車削為例來分析工件與刀具間的切削運動。切削運動按其作用可分為兩種：主運動和進給運動。1）主運動：由電機或手動提供的刀具與工件之間的相對運動。一般來說，它是速度最高，消耗功率最大的運動。例如，外圓車削時工件的旋轉運動、平面刨削時刀具的往復運動以及鉆床上鉆頭和銑床上銑刀的回轉運動等都是切削運動的主運動。第2頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論2） 進給運動：由機床或手動提供給刀具

2、或工件的運動。它配合主運動形成連續(xù)的或不斷的切除切屑，同時得出具有所需幾何特性的已加工表面。機床提供的進給運動即可以是連續(xù)的也可以是間歇的，如車外圓時車刀的縱向連續(xù)直線進給運動和刨平面時工件的間歇直線進給運動等。無論哪種形式進給運動，其消耗功率都比主運動所消耗的功率要小。）合成切削運動：當主運動和進給運動同時存在時，由主運動和進給運動合成的運動稱合成切削運動。第3頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論由于切削刃上各點的運動情況不一定相同，分析切削運動時，通常我們是在刀具切削刃上選定某一點來進行分析的。對于外圓車刀，其刀刃上某一選定點的主運動速度V和主

3、運動方向、進給運動速度Vf 和進給運動方向以及合成切削速度Ve和和合成切削速度方向如圖-中所示，其合成切削速度 Ve 等于主運動速度V和進給運動速度 Vf 的矢量和，即：第4頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論8.1.2.工件上的加工表面在切削過程中，工件上存在三個變化著的表面，如圖所示，即：待加工表面、已加工表面和加工表面。1） 待加工表面：切削加工時即將被切除的工件表面。2） 已加工表面：切削加工后工件上形成的新表面。3） 加工表面：切削加工時刀刃正在切削加工著的表面，它是待加工表面和已加工表面之間的過渡表面。 第5頁，共67頁，2022年，5

4、月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論 8.13 切削用量與切削層參數(shù)切削用量是指切削速度、進給量和切削深度。我們通常把切削速度、進給量和切削深度稱之為切削用量三要素。 1）切削速度V：它是切削加工時刀刃上選定點相對于工件主運動的速度，其單位為m/s（米/秒）或m/min（米/分），其值可由下面公式計算：式中 ： d工件或刀具上某一點的回轉直徑（mm）； n主運動的轉速（r/s或r/min）。第6頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2） 進給量f ：它是工件或刀具的主運動或每一行程時，刀具與工件在進給運動方向上二者之間的相對位移量，其單位為mm/r（毫米/

5、轉），也有用進給速度Vf 來表示的，其單位為mm/min。對于多刃刀具還可用每齒進給量a f 來表示，其單位為mm/z（毫米/齒）。三者之間的換算關系可由下式給出，即：f：車到每轉進給量（mm/r）n：工件轉速（r/s）第8章 金屬切削加工概論第7頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四 3） 切削深度：又叫背吃刀量，它是工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，用a p表示，其單位為mm。對于前圖所示的外圓車削，其切削深度可由下式計算： 對于鉆孔加工，其切削深度可由下式計算：d m 工件已加工表面的直徑（mm）； d w 工件待加工表面的直徑（mm）。第8章 金屬切削加工概

6、論第8頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四第8章 金屬切削加工概論 2.切削層參數(shù)切削層：切削部分切過工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層形狀、尺寸直接影響著切削過程的變形、刀具承受的負荷以及刀具的磨損。為簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具基面中度量，即切削層公稱橫截面中度量。切削層尺寸是指在刀具基面中度量的切削層長度與寬度，與切削用來ap、f大小有關。切削層的參數(shù)有：切削厚度 hD、切削寬度bD、切削面積AD。第9頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四1、切削層公稱橫截面積AD：在切削層尺寸平面里度量的橫截面積。ADhDbD2、切削工稱厚度hD

7、：在垂直于過渡表面度量的切削層尺寸。hDfsinkr3、切削寬度bD：平行于過渡平面度量的切削層尺寸。bDap/sinkr第10頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2 切削刀具8.2.1 刀具材料刀具材料一般是指切削部分的材料。刀具切削部分承受較大的（1）切削壓力（2）切削溫度（3）劇烈摩擦（4）沖擊振動，因此刀具材料應具備以下性能：1、高硬度：刀具材料硬度要高于被加工材料的硬度，切削刃的硬度一般在HRC60以上。2、高耐磨性：指抗磨損能力，硬度越高，耐磨性越好，但抗沖擊韌性相對降低。所以，刀具材料應在保持足夠的強度和韌性的條件下，盡可能有高的硬度與耐磨性。3、足夠的

8、強度與韌性：抗沖擊，承受各種應力而不崩刃、折斷。與硬度、耐磨性相矛盾。4、高的耐熱性：指在高溫下仍能維持刀具切削性的一種特性，通常用高溫硬度值來衡量，也可用刀具切削時允許的耐熱溫度值來衡量。耐熱性越好的材料允許的切削速度就越高。第11頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2、常用刀具材料刀具材料類型： 工具鋼（高速鋼） 硬質(zhì)合金 陶瓷 超硬材料最常用工具鋼耐熱性差，但抗彎強度高，價格便宜，焊接與刃磨性能好，故廣泛用于中、低切削的成形刀具，不宜高速切削。第12頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四3)高速鋼高速鋼是加入了鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩

9、(V)等合金元素的高合金工具鋼。它們都是強烈的碳化物形成元素，在熔煉與熱處理過程中與碳形成了高硬度的碳化物，從而提高了鋼的耐磨性。 高速鋼的強度（抗彎強度為硬質(zhì)合金的23倍，為陶瓷的56倍）、硬度（6270HRC）、耐熱性（600700C）、韌性、耐磨性和工藝性均較好，刃磨鋒利，故又稱“鋒鋼”，適合于大部分常用材料的切削加工。第13頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四4)硬質(zhì)合金由硬度和熔點很高的碳化物（硬質(zhì)相）和金屬（粘結相）通過粉末冶金工藝制成的。常用的碳化物由WC、TiC、TaC、NbC等。常用的粘結濟是Co，碳化鈦基的粘結濟是Mo、Ni。 硬質(zhì)合金耐熱性好，切削效

10、率高，但刀片強度、韌性不及工具鋼，焊接刃磨工藝性也比工具鋼差，多用于制作車刀、銑刀及各種高速切削刀具。 將硬質(zhì)合金分為、和三大類，該三大類硬質(zhì)合金的主要成份都是WC，故又統(tǒng)稱為WC基硬質(zhì)合金。第14頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四5)陶瓷刀具陶瓷材料刀具是以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結而成的。陶瓷刀具材料具有很高的硬度、高溫硬度、耐磨性和化學穩(wěn)定性以及低磨擦系數(shù)和低廉價格。硬度達，高于硬質(zhì)合金刀具材料，在時仍能保持，而耐磨性則一般為硬質(zhì)合金材料的倍。因此，在正常使用情況下，陶瓷材料刀具的壽命遠高于硬質(zhì)合金材料刀具，加工

11、鋼時，壽命可高達硬質(zhì)合金的十倍以上。陶瓷刀具材料由于強度低、韌性差、抗熱振能力差、刀具刃口易破損而應用范圍極其有限，僅用于精加工。近年來通過大量的研究、改進和采用新的制作工藝，陶瓷材料的抗彎強度和韌性均有了很大的提高。陶瓷刀具也由連續(xù)切削擴大到了斷續(xù)切削領域。目前陶瓷刀具已由原來的車刀擴大到了滾刀、銑刀、鉆頭、鉸刀和其它刀具等領域。陶瓷刀具可以用來切削各種鑄鐵（灰鑄鐵、球墨鑄鐵、硬鑄鐵、高強度鑄鐵等）和各種鋼料（如調(diào)質(zhì)鋼、合金鋼、高強度鋼、HRC60的淬硬鋼、耐熱鋼及某些耐熱合金），也可用于加工有色金屬（銅、鋁等）和非金屬材料（耐磨石墨、硬橡皮、塑料、特殊尼龍、聚氯乙烯和樹脂等）。第15頁，共

12、67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四6）超硬刀具材料超硬刀具材料有金剛石和立方氮化硼。金剛石可分天然和人造兩種，其代號分別用JT和JR表示，都是碳的同素異形體。天然金剛石大多屬于單晶金剛石，單晶天然金剛石具有各向異性（即不同晶面上強度、硬度和耐磨性差異很大，可在100500倍范圍內(nèi)變化，故制造時應考慮刃磨方向），選擇正確的刃磨方向，可使刀的刃口圓角半徑磨到最小，刀具極為鋒利，可用于有色金屬及非金屬的超精密加工。天然金剛石價格十分昂貴，使用較少。第16頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四立方氮化硼（簡稱）的合成類似人造金剛石的合成方法，也是利用高溫高壓加催化

13、劑的方法將六方氮化硼轉變成立方氮化硼。立方氮化硼是六方氮化硼的同素異形體，硬度達80009000HV，是人類已知的硬度僅次于金剛石的材料，其熱穩(wěn)定性和化學惰性大大優(yōu)于金剛石，可耐的高溫，在12001300也不易與鐵系材料發(fā)生化學反應，其導熱率也大大高于高速鋼及硬質(zhì)合金（低于金剛石），非常適合于各種高強度、高硬度淬硬鋼和高溫合金的精加工，其壽命可達硬質(zhì)合金或陶瓷的幾十倍甚至上百倍。但立方氮化硼的強度、韌性低，不適于粗加工。第17頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度1）前刀面：指刀具上切屑流過的表面。2）主后刀面：指刀具上與工件上的加工表面相對

14、的刀具表面。 3）副后刀面：刀具上與工件上的已加工表面相對的刀具表面。 4）主切削刃：指前刀面與主后刀面相交得到的刃邊。主切削刃是前刀面上直接進行切削的鋒刃，它完成主要的金屬切除工作。第18頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度5）副切削刃：指前刀面與副后刀面相交得到的刃邊。副切削刃是協(xié)同主切削刃完成金屬的切除工作，以最終形成工件的已加工表面的。6）刀尖：又稱過渡刃，它是指主切削刃與副切削刃連接處的一小段刃形，它可以是圓弧，也可以是直線。 第19頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度2 刀具

15、標注角度的參考系和刀具的標注角度 刀具要切下金屬就必須具備一定的切削角度。由于大多數(shù)刀具切削部分的幾何參數(shù)的形狀和空間位置較為復雜，因此，要確定刀具切削部分的幾何角度就必須首先建立刀具角度的參考系。用于確定刀具幾何角度的參考系有兩大類：刀具標注角度的參考系和刀具工作角度的參考系。刀具標注角度的參考系又稱靜參考系，它是在假定沒有進給運動和假定刀具的安裝條件（就是假定裝刀時刀尖在工件的中心線上、刀的軸線垂直工件的軸線、刀安裝時的定位面與制造、刃磨和測量時一致）下用于定義刀具在設計、制造、刃磨和測量時刀具幾何參數(shù)的參考系。第20頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀

16、具的幾何形狀及角度在刀具標注角度參考系內(nèi)確定的刀具角度稱為刀具的標注角度或靜止角度，刀具設計圖紙上所標注的角度就是刀具的標注角度。1、刀具標注角度的參考系刀具標注角度的參考系主要由下列各平面構成第21頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度）基面r：通過切削刃上某選定點，垂直于該點合成切削速度向量（VeV，假定無進給，即進給速度V f 0）的平面。通常，基面平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測量的某一安裝或定位的平面或軸線。第22頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度例如，對于車刀和刨刀，其基

17、面就是過刀刃上某選定點與刀具底面平行的平面。對于鉆頭、銑刀等旋轉類刀具，其基面就是過刀刃上某選定點并通過刀具軸線的平面。因為旋轉類刀具其切削刃上各點的旋轉運動（即合成切削運動）方向都垂直于通過該點并包含刀具旋轉軸線的平面，故其基面就是刀刃選定點上過刀具軸線的剖面。第23頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度）切削平面s：通過切削刃上某選定點，與切削刃（或加工表面）相切并垂直于基面的平面。該平面也是包含選定點處合成切削運動向量的平面。第24頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度）正交平面：通過

18、切削刃上某選定點，同時垂直基面和切削平面的平面，也就是垂直于切削刃在基面上的投影的平面。）法剖面n：通過切削刃上某選定點垂直于切削刃的平面。第25頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度）假定進給剖面f ：通過切削刃上選定點，平行于假定進給運動方向V f 并垂直于基面Pr的平面。通常，它平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測量的某一安裝定位平面或軸線。）假定切深剖面（背平面）P：通過切削刃上選定點，同時垂直于基面Pr與Pf 的平面。第26頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度刀具標注角度的參考系

19、對刀刃上同一選定點來說可以有三種，即：主剖面參考系（又稱正交平面參考系）、法剖面參考系和假定進給與切深剖面參考系。它們的選用與生產(chǎn)中實際采用的刀具角度刃磨方式、檢測和夾具的結構及調(diào)整方式有關。第27頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度主剖面參考系：由基面、切削平面和主剖面構成，如圖。法剖面參考系：由基面、切削平面和法剖面構成，如圖。假定進給與切深剖面參考系：由基面、假定進給剖面和假定切深剖面構成，如圖c所示。 第28頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度2、刀具的標注角度刀具的標注角度：指

20、在刀具標注角度參考系中刀具工作圖紙上用于刀具的制造、刃磨和測量所需要標出的角度。在刀具標注角度的參考系中，刀具工作圖紙上要求標注的基本角度有：前角（0、n、f 、p）、后角（0、n、f 、p）、副后角0、刃傾角s、主偏角r和副偏角r。有時根據(jù)實際的需要，還可再標出楔角0和刀尖角r。下面我們對這些刀具的標注角度定義如下：第29頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度前角（0、n、f 、p、i）：在主切削刃選定點的某剖面內(nèi)前刀面與基面的夾角。某剖面可以是主剖面、法剖面、假定進給剖面、假定切深剖面或任意剖面之一。在主剖面、法剖面、假定進給剖面、假定切

21、深剖面和任意剖面內(nèi)測量的前角符號分別用0、n、f 、p、i 表示。 第30頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度后角（0、n、f 、p、i）：在主切削刃選定點的某剖面內(nèi)后刀面與切削平面的夾角。在主剖面、法剖面、假定進給剖面、假定切深剖面和任意剖面內(nèi)測量的后角符號分別用0 、n、f、p、i 表示。 第31頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度副后角0：與后角0的定義相似，是在副切削刃選定點的副主剖面內(nèi)副后刀面與副切削平面的夾角。刃傾角s：在切削平面內(nèi)主切削刃與基面的夾角。主偏角r：在基面內(nèi)主切

22、削刃的投影與假定進給剖面的夾角。副偏角r：基面內(nèi)副切削刃的投影與假定進給剖面的夾角。第32頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度楔角0：在主切削刃選定點的主剖面內(nèi)前刀面與后刀面的夾角，即：090（00）。刀尖角r：在基面內(nèi)主切削刃和副切削刃的夾角，即： r180（rr）。第33頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度 圖1-5 車刀主剖面參考系中標注角度 圖1-6 車刀法剖面參考系中標注角度 刀具在主剖面、法剖面、假定進給與假定切深剖面參考系中要標注的角度如圖1-5所示。第34頁，共67頁，2

23、022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度圖17 車刀假定進給、假定切深剖面參考系中的標注角度 刀具在假定進給與切深剖面參考系中要標注的角度如圖所示。第35頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.2 刀具的幾何形狀及角度刀具工作角度的參考系和刀具的工作角度刀具工作角度的參考系是衡量刀具在工作狀態(tài)下幾何角度的參考系。該參考系考慮了包括進給運動在內(nèi)的合成切削運動和刀具的實際安裝情況。刀具標注角度參考系是在假定運動條件下（只考慮主運動而不考慮實際進給運動）而刀具又按特定條件安裝情況下確定的。這樣的參考系所確定的刀具角度不能確切反映切削的真實情

24、況。刀具在只有考慮包括進給運動在內(nèi)的合成切削運動e和刀具的實際安裝情況來確定的參考系，即刀具工作角度的參考系才符合切削加工的實際。第36頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.2.3 刀具磨損和刀具壽命一、刀具磨損：刀具磨損分為正常磨損和非正常磨損。（一）刀具磨損形式1、正常磨損：是指刀具在設計與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，在切削過程中逐漸產(chǎn)生的磨損。第37頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四正常磨損主要有：前刀面磨損（用月牙洼深度KT或寬度KB表示）；后刀面磨損（用VB表示）；前、后刀面同時磨損2、非正常磨損：是切削過程中突然或過早產(chǎn)

25、生的損壞現(xiàn)象，如脆性破損（崩刃、碎裂、剝落等）、卷刃等。第38頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四（二）磨損過程和磨鈍標準刀具破損原因：沖擊以及受熱內(nèi)應力作用。 1、磨損過程曲線：刀具磨損過程可以分為三個階段：初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。 第39頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2、磨鈍標準：刀具磨損到一定程度會導致加工尺寸精度和表面質(zhì)量下降，并增加刀具消耗和加工成本。那么，刀具要磨損到什么程度才不能使用呢？這需要制定一個刀具的磨鈍限度，刀具的這個磨損限度我們就稱之為刀具的磨鈍標準。第40頁，共67頁，2022年，5月20日，13點1

26、5分，星期四二、刀具壽命（一）刀具壽命概念刀具壽命：指新刀或刃磨后的新刀刃從開始切削一直到磨損量達到刀具磨鈍標準所經(jīng)歷的總的切削時間。刀具壽命可以衡量不同刀具材料的切削性能、不同工件材料的切削加工性以及不同刀具幾何參數(shù)的優(yōu)劣合理性等。（二）影響刀具壽命的因素：切削溫度直接決定刀具的壽命。影響刀具壽命的因素很多，其中工件材料、刀具材料的性能對刀具壽命的影響最大。第41頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.3.1 切削過程中的物理現(xiàn)象金屬切削過程是指：通過切削運動，由刀具從工件上切下多余的金屬層而形成切屑和已加工表面的過程。在這過程中會產(chǎn)生切削變形、形成切屑，產(chǎn)生切削力、切

27、削熱與切削溫度、刀具磨損等諸多現(xiàn)象。金屬切削加工中各種物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損以及已加工表面質(zhì)量等，都是以切屑形成過程為基礎的，而生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的許多問題，如鱗刺、積屑瘤、振動、卷屑與斷屑等，都同切削變形過程有關。 第42頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四一、切削變形區(qū)1、第I變形區(qū)從OA線開始發(fā)生塑性變形，到0M線金屬晶粒的剪切滑移基本完成，這一區(qū)域稱為第一變形區(qū)。 第I變形區(qū)的變形過程及特點：當切削層中金屬某點P向切削刃逼近，到達1點時，此時其切應力達到屈服強度，點1在向前移動的同時，也沿OA滑移，其合成運動將使點1流動導點2。2-2為其滑移量。直到點4

28、位置，此時其流動方向與前刀面平行，不再沿OM線滑移。所以OM叫終滑移線、OA叫始滑移線。第43頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四切屑的形成是在極短的時間內(nèi)完成的。因此，第一變形區(qū)是個很窄的區(qū)域，僅為0.20.02mm，所以，可用一個面psh來表示，稱滑移面?；泼媾c切削速度方向間的夾角稱剪切角；滑移面與作用力方向夾角為45度；滑移面與晶格變形伸長方向夾角為，亦是與晶格纖維化方向。第44頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2、第II變形區(qū)刀具前面接觸的切屑底層內(nèi)產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域。切屑在刀具前面上流出時，進一步受到前面的擠壓和摩擦，使貼近前面厚度為h

29、ch的金屬纖維化，幾乎與前刀面平行，這部分叫做第II變形區(qū)。第45頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四3、第III變形區(qū)指在已加工表面層內(nèi)近切削刃附近的變形區(qū)域。在已加工表面的h層內(nèi)，受到切削刃鈍圓弧的擠壓和摩擦作用，使變形加劇，在該層內(nèi)引起晶粒伸長和晶粒纖維化、扭曲、甚至破碎，致使已加工表面層產(chǎn)生硬化。第46頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四二、切屑類型由于工件材料不同，切削條件不同，切削變形的程度也就不同，因而所產(chǎn)生的切屑形態(tài)也就多種多樣。歸納起來，可分為以下四種類型 ：1、帶狀切屑：外形呈延綿不斷的帶狀，并沿刀具前面流出。2、節(jié)狀切屑：切削層

30、在塑性變形過程中，剪切面上局部位置處切應力達到材料強度極限而產(chǎn)生局部斷裂，使切屑頂面開裂形成節(jié)狀。3、粒狀切屑：在剪切面上產(chǎn)生的切應力超過材料強度極限，形成的切屑被剪切斷裂成顆粒狀。4、崩碎切屑：屬于脆性材料的切屑。切屑未形成塑性變形，在材料組織中的石墨與鐵素體之間疏松界面上產(chǎn)生不規(guī)則斷裂，形成崩碎切屑。第47頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.3.2 積屑瘤在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼材料或其它塑性材料時，常常在前刀面切削處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊，它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。這塊

31、冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。第48頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四積屑瘤對切削加工的影響：保護了切削刃；增大了實際的工作前角，減小了切削變形；堆積成的鈍圓弧刃口造成擠壓和過切現(xiàn)象，降低了加工精度；積屑瘤脫落后粘附在已加工表面上使表面粗糙度不平。所以加工時應避免積屑瘤的產(chǎn)生。第49頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四積屑瘤產(chǎn)生的原因：切屑對前刀面接觸處的摩擦，使后者十分潔凈。當兩者的接觸面達到一定溫度，同時壓力又較高時，會產(chǎn)生粘結現(xiàn)象，亦即一般的“冷焊”。這時切屑從粘在刀面的底層上流過，形成“內(nèi)摩擦”。如果溫度與壓力適當，底層上面的金屬因

32、內(nèi)摩擦而變形，也會發(fā)生加工硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。這種粘結層就逐漸長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。一般來說，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產(chǎn)生積屑瘤。在切削中碳鋼時，溫度載00380 C，積屑瘤高度最大，溫度超過500600 C時積屑瘤消失。第50頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四抑制或消除積屑瘤的方法：1）采用低速或高速切削。第51頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2）減小進給量、增大刀具前角（減小了刀-屑接觸區(qū)壓力）、提高刀具刃磨質(zhì)量和合理選用切削液。第52頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四3）

33、提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。第53頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四8.3.3 切削力切削力是工件材料抵抗刀具所產(chǎn)生的阻力，它是影響工藝系統(tǒng)強度、剛性和加工工藝工件質(zhì)量的重要因素。一、切削力來源刀具在切削工件時，存在切屑與工件內(nèi)部彈、塑性變形的抗力；切屑與工件對刀具產(chǎn)生的摩擦阻力；兩者的合力為F。將F分解為3個力：切削力Fc（主切削力Fz）在主運動方向的分力背向力Fp（切深抗力Fy）在垂直于假定工作平面上的分力；進給力Ff（進給抗力Fz）在進給運動方向上的分力。第54頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四FD為推力（在基面上且垂直于主切削刃的

34、合力），也是Fp和Ff的合力。可知：FpFDcoskr； Ff=FDsinkr結論：主偏角kr的大小影響各分力間的比例。第55頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四二、各分力的作用：切削力Fc：作用在工件上，并通過卡盤傳遞到機床主軸箱。是設計機床主軸、齒輪和計算主運動功率的主要依據(jù)，也是依據(jù)來選用刀桿、刀片尺寸、設計夾具和選擇切削用量。Fp：影響加工工件的精度，是引起切削振動的主要原因。Ff：作用在機床進給機構上，是計算和檢驗進給機構薄弱環(huán)節(jié)零件強度的主要依據(jù)。第56頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四三、影響切削力的因素凡影響切削過程變形和摩擦的因素

35、都影響切削力，其中主要包括：切削用量、工件材料和刀具幾何參數(shù)。（一）切削用量的影響1、背吃刀量ap和進給量fap增大一倍，使切削寬度bD也隨之增大一倍，則由于切削變形和摩擦的影響，切削力也增大一倍。f增大一倍，摩擦與變形并不成倍的增加，切削力只增加7080%.意義：增大f和ap都可提高生產(chǎn)效率，但在相同功率條件下，提高f效果更好。第57頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2、切削速度在積屑瘤產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)，切削速度增大，因前角增大，切削變形小，故切削力下降；待積屑瘤消失，切削力又上升。第58頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四（二）工件材料的影響工件的硬

36、度和強度越高，其剪切屈服強度就越高，產(chǎn)生的切削力就越大。工件的塑性和韌性越高，則切削變形越大，切屑與刀具間摩擦增加，故切削力越大。第59頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四（三）刀具幾何參數(shù)影響1、前角ro影響：前角增大，切削變形減小，故切削力減小。第60頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四2、主偏角Kr主偏角在30 60 范圍內(nèi)增大時，因切削厚度hD增大，故切削變形減小。主偏角在60 70 時，切削力Fc最?。恢髌抢^續(xù)增大時，因切削層形狀變化使刀尖圓弧所占的切削寬度比例增大，故切屑流出時擠壓加劇，使切削力增大。第61頁，共67頁，2022年，5月20日，13點15分，星期四（四）其它因素影響1、刃傾角刃傾角負值增大，作用于工件的背向力Fp增大，在車削軸類零件時易被頂彎并引起振動。2、刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑增大，切削變形增大，切削力增大。3、刀具磨損切削刃及后