金屬切削原理課件

金屬切削原理PrincipleofMetalCutting

金屬切削過程三維切削和二維切削§2-1金屬切削過程中的變形變形區(qū)的劃分切屑的形成過程

一.切斷作用與切削作用

1.切斷作用楔角大，刀具強(qiáng)度高楔角較大情況工件塑性變形較大工件尺寸精度很低工件表面十分粗糙工件表面加工硬化嚴(yán)重2.切斷向切削過渡工件塑性變形減小工件尺寸精度低工件表面粗糙工件表面加工硬化嚴(yán)重3.切削加工形成后角；后刀面所對的工件塑性變形大大減小；工件尺寸精度高；工件表面平整；二.變形區(qū)的劃分刀具后刀面摩擦區(qū)變形區(qū)第一變形區(qū)第三變形區(qū)第二變形區(qū)1.第一變形區(qū)(剪切區(qū))OA線：始滑移面OM線：終滑移面發(fā)生變形的主要區(qū)域隨著切削速度的增加而變薄，一般厚度0.02-0.2mm，用平面OM表示2.第二變形區(qū)(前刀面摩擦區(qū))切屑流出時(shí)收到前刀面的摩擦切屑再次產(chǎn)生剪切變形，晶粒伸長，并且纖維化它的變形程度比切屑上層的劇烈?guī)椎綆资?.第三變形區(qū)(后刀面摩擦區(qū))已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面擠壓摩擦，造成晶粒伸長纖維化和加工硬化直接和加工表面的質(zhì)量有關(guān)4.小結(jié)三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，應(yīng)力狀況復(fù)雜，應(yīng)力大而集中，切削層金屬就在此分離三個(gè)變形區(qū)互有聯(lián)系，密切相關(guān)三.切屑的形成過程擠壓彈性變形剪切滑移，塑性變形前刀面擠壓與摩擦卷曲流出前刀面滑移剪切力達(dá)到τs2.二維切削剪切面切削模型二維切削的剪切面切削模型3.切削形成的本質(zhì)切削層金屬在刀具切削刃作用和前刀面作用下，經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移變形的過程§2-2切屑種類和變化1.帶狀切屑切屑形貌1.內(nèi)表面光滑；2.外表面毛茸狀；3.連續(xù)、帶狀。產(chǎn)生原因1.剪切位移未達(dá)到破裂程度，2.剪應(yīng)力未超過材料極限強(qiáng)度特點(diǎn)1.切削力波動(dòng)小，切削過程平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度小；3.需要斷屑措施。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2.v較高；3.ac較?。?.γ0較大。2.擠裂切屑切屑形貌1.內(nèi)表面有時(shí)光滑有時(shí)有裂紋；2.外表面鋸齒狀。產(chǎn)生原因1.局部剪切位移達(dá)到破裂程度，2.剪應(yīng)力超過材料極限強(qiáng)度。特點(diǎn)1.切削力有波動(dòng)，切削過程較不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度較大。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2v較低；3.ac較大；4.γ0較小3.單元切屑切屑形貌1.裂紋貫穿整個(gè)切屑；2.切屑為梯形單元。產(chǎn)生原因1.整個(gè)剪切面的剪應(yīng)力超過材料極限強(qiáng)度。特點(diǎn)1.切削力波動(dòng)大，切削過程不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度大；3.刀具易損壞。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2.v很小；3.ac很大；4.γ0小。4.崩碎切屑切屑形貌1.不規(guī)則的碎塊產(chǎn)生原因1.靠近切削刃的局部金屬塑性變形很小，被擠裂、脆斷。特點(diǎn)1.切削力波動(dòng)很大，切削過程很不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度很大；刀具易崩刃。產(chǎn)生條件3.脆性金屬（鑄鐵、高碳鋼、硬鋁、石材、玻璃）帶狀切屑內(nèi)表面光滑，外表面毛茸狀；連續(xù)、帶狀剪切位移未達(dá)到破裂程度，τ<τs切削力波動(dòng)小，切削過程平穩(wěn)；表面Ra小，需要斷屑塑性,v較高,ac較小,γ0較大。擠裂切屑內(nèi)表面有時(shí)光滑有時(shí)有裂紋，外表面鋸齒狀局部剪切位移達(dá)到破裂程度，τ>τs切削力波動(dòng)，切削較不平穩(wěn)；表面Ra大塑性；v較低；ac較大；γ0較小單元切屑裂紋貫穿整個(gè)切屑；切屑為梯形單元。整個(gè)剪切面的τ>τs切削力波動(dòng)大，不平穩(wěn)；表面Ra大；刀具易損壞。塑性；v很?。籥c很大；γ0小。崩碎切屑不規(guī)則的碎塊塑性變形很小，被擠裂、脆斷切削力波動(dòng)很大，過程很不平穩(wěn)；表面Ra很大；刀具易崩刃。脆性金屬5.小結(jié)在實(shí)際生產(chǎn)中存在介于上述四種切屑的過渡類型同一種材料，切削條件不同，可以得到不同的切屑選擇合適的刀具幾何參數(shù)和切削用量，可以改變切削類型掌握了切削變化規(guī)律，就可以控制其形狀和尺寸，以利于卷屑，斷屑和排屑§2-3切屑變形的度量生產(chǎn)中，操作者根據(jù)切屑的卷曲，顏色和表面狀態(tài)來判斷切削過程外觀不一定能真實(shí)的反映切屑的變形程度常用的度量切屑變形的方法有變形系數(shù)法，剪切角和相對滑移1.變形系數(shù)ξ變形系數(shù)ξl=l0/lc;ξa=ac/a0，ac切削厚度，a0切削層長度，lc切屑長度，l0切削層長度根據(jù)變形后體積不變原則，ξ=ξl=ξaξ

，變形

L0a0lcac2.相對滑移ε定義：單位厚度的金屬產(chǎn)生的滑移量式中φ是剪切角ε與φ和γ0有關(guān)ε

，變形

3.剪切角φ定義：切削速度和剪切面的夾角NP>N’P’,φ<φ’φ

，切屑的剪切滑移距離,變形

4.變形系數(shù)和相對滑移的關(guān)系5.切屑變形參數(shù)的討論ξ>=1.5:ξ大，ε也大，比較接近實(shí)際情況ξ<1.5，特別ξ≈1，或者前角為負(fù)時(shí)，不能用ξ來表示變形程度切削變形的參數(shù)計(jì)算都是近似的，有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?-4剪切角的理論公式Φ可衡量切屑變形程度，如果能建立φ=(γ0,β)的理論公式，對預(yù)測切屑變形程度和切削力的大小有重要的實(shí)際意義1.作用在切屑上的力作用在前刀面法向力Fn和摩擦力Ff作用在剪切面法向力Fns和剪切力Fs2.力的分解計(jì)算3.剪切力的理論公式根據(jù)最小切削力功原理確定剪切角剪切面在切削時(shí)為所需功率最小的方向令dPm/dφ=0,求Pm為最小的剪切角，2φ+β-γ0=π/2(Merchant公式)4.Merchant公式的討論與試驗(yàn)結(jié)果定性上一致，定量上有誤差，Merchant公式計(jì)算值偏大誤差原因：切削刃是圓鈍的，不是絕對鋒利的剪切面不是平面，而是有一定厚度未考慮金屬內(nèi)部雜質(zhì)和缺陷的影響用簡單的平均摩擦系數(shù)和實(shí)際情況不符§2-5前刀面的摩擦使用理論公式計(jì)算剪切角和試驗(yàn)結(jié)果有出入，其中原因之一是用簡單的摩擦系數(shù)來表示前刀面的摩擦特性，不符合切削過程中的實(shí)際情況1.滑動(dòng)摩擦特性Ar<Aa；Ar=Fn/σyFf=τs·Ar；金屬塑性變形，緊密接觸，發(fā)生粘結(jié)，摩擦力是不斷剪切粘結(jié)點(diǎn)的力摩擦系數(shù)μ=Ff/Fn=τs/σy=常數(shù)，與Ar無關(guān)滑動(dòng)摩擦又稱外摩擦FfFn軟材料2.粘結(jié)摩擦特性Ar≈Aa剪切作用不只限于表面凹凸不平處，而且發(fā)生在較軟的金屬內(nèi)部粘結(jié)力與粘結(jié)面積有關(guān)粘結(jié)摩擦又稱內(nèi)摩擦3.前刀面的摩擦特性切削過程中，切屑和前刀面的壓力很大，存在滑動(dòng)摩擦和粘結(jié)摩擦前刀面上，μ=K/σravσrav隨著硬度，ac，v和γ0有關(guān)前刀面摩擦分布3.影響前刀面摩擦系數(shù)的因素強(qiáng)度、硬度、ac

，或者γ0

，都會導(dǎo)致μ

切削速度對μ也有影響§2-6積屑瘤(BUE)積屑瘤(Built-upedge)在切削塑性金屬時(shí)，在前刀面靠近切削刃口處粘結(jié)著一小塊很小很硬的金屬楔塊ac△acγ0γ0e1.積屑瘤的產(chǎn)生原因切屑底層產(chǎn)生滯留層滯留層與切屑分離，粘結(jié)在前刀面f內(nèi)>f外前刀面和切屑底面的擠壓和摩擦逐層滯留粘結(jié)形成楔塊沖擊振動(dòng)不斷破裂，脫落再生2.積屑瘤對切削過程的影響替代切削刃和Aγ切削，減少Aγ和Aα磨損破裂脫落，擦傷Aγ和Aα，發(fā)生粘結(jié)磨損γ0

，ξac，尺寸精度

輪廓不規(guī)則，過切量不一致，Ra破裂，脫落，引起振動(dòng)，Ra刀具和工件擠壓作用增加，殘余應(yīng)力和表面變形增加3.影響積屑瘤的主要因素工件速度和性質(zhì)切削速度刀具前角冷卻潤滑條件(1)工件性質(zhì)影響：塑性

，μ，lf

，易生成BUE避免措施：正火，調(diào)質(zhì)處理；強(qiáng)度，硬度

，塑性

(2)切削速度主要通過θ℃和μ影響B(tài)UEf內(nèi)大，不易產(chǎn)生θ℃,μ,f外

θ℃很高，底層金屬變軟，μ

，f外

560℃，BUE消失(3)刀具前角γ0

ξ，正壓力

，θ℃BUEγ0>40，沒有BUE(4)其他切削液

θ℃μBUEac

正壓力BUE刀具RaBUE§2-7已加工表面的形成

1.形成因素已加工表面形成與下面因素有關(guān)第1變形區(qū)rn刀具圓弧半徑αoe的小棱面2.形成過程切屑層金屬進(jìn)入第一變形區(qū)，晶粒伸長，纖維化由于rn和αoe的存在，Δac被劇烈擠壓摩擦進(jìn)入第三變形區(qū)，進(jìn)一步變形，扭曲，拉長，更加纖維化，形成已加工表面§2-8加工變質(zhì)層零件損壞往往源于表面缺陷，因此要求機(jī)械加工后的零件表面層完整無損，提出了表面完整性的概念1.表面完整性的概念概念：由于受控制的加工方法的影響，導(dǎo)致成品的表面狀態(tài)沒有受到任何損傷，甚至有所增強(qiáng)的現(xiàn)象包括幾何方面和物理方面變質(zhì)層變質(zhì)的內(nèi)容大致有：化學(xué)變質(zhì)，熱變質(zhì)，組織纖維化，加工硬化和殘余應(yīng)力2.殘余應(yīng)力概念：沒有外力作用下，體內(nèi)自相平衡的應(yīng)力分類：殘余拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，疲勞強(qiáng)度

；殘余壓應(yīng)力疲勞強(qiáng)度

原因：熱塑性變形，彈性恢復(fù)，相變多種因素綜合作用的結(jié)果(1)原因-熱塑性變形切削過程中切削過后壓壓拉拉(1)原因-里層金屬的彈性恢復(fù)拉壓切削過程中，里層的彈變量是壓縮狀態(tài)切削過程中，里層的彈變量是拉伸狀態(tài)(1)原因-表層金屬的相變壓拉形成奧氏體馬氏體比容

720冷卻(2)影響殘余應(yīng)力的主要因素

(2.1)切削速度VV原因拉/壓較低θ℃低，熱塑性變形小拉小或壓較高熱塑性

拉

更高θ℃達(dá)相變溫度，相變(壓)和熱塑性(拉)抵消，變化不大(2.2)其他因素f和ap,塑性變形

，殘余應(yīng)力

f的影響較大，v和ap的影響較小γ0

鋒利，排屑流暢，切削輕快殘余應(yīng)力

rεrn

，變形摩擦

，殘余應(yīng)力

3.加工硬化經(jīng)過切削加工，會使工件表層的硬度提高的現(xiàn)象成為加工硬化變形程度

，硬化程度和深度

工件耐磨性

，脆性

(1)產(chǎn)生加工硬化的原因金屬強(qiáng)化，弱化和相變的綜合結(jié)果切削過程中，金屬晶粒拉長，扭曲與破碎，阻礙金屬進(jìn)一步塑性變形，而使金屬強(qiáng)化切削溫度使金屬弱化，甚至相變(2)硬化程度的指標(biāo)硬化深度hy：已加工表面與基體未硬化處的垂直距離硬化程度N：H已加工表面的顯微硬度H’基體的顯微硬度(3)影響加工硬化的因素Vhy和N；Vhy(淬火相);hy(回火相)f

，ap

hy和N

工件材料塑性

硬化

工件導(dǎo)熱性

硬化

γ0，α0hy和N§2-9切屑變形程度的變形規(guī)律影響因素工件材料切削用量刀具幾何參數(shù)刀具材料冷卻潤滑1.工件材料塑性

，強(qiáng)度

，屈服極限

，在較小應(yīng)力作用下塑性變形塑性

，塑變能力增加，變形量大2.切削速度(1)對塑性材料BUEγoeξ變形時(shí)間ξVμ，VμV很高θ℃變軟，塑性

，底部微熔對脆性材料：Vξ2.切削速度(2)vξIIIIIIIV0v1v2v3ABBUE，γoe

，ξ

A點(diǎn)，BUE最高，γoe最大，ξ最小BUE,γoe,ξ

BUE消失,γoe=γo,ξ最大

變形時(shí)間

，μ，θ℃，ξ

金屬變軟，切屑底部微熔，對ξ影響小3.進(jìn)給量f(ac)ac’ac’f,ac

總變形量

，ac’增加很少，平均變化程度ξ4.刀具幾何參數(shù)(1)γoξrε

切削刃上參加工作的曲線部分ξ切削刃曲線部分各點(diǎn)γ0是變化的，越靠近刀尖，γ0ξ流向干擾

附加變形ξ4.刀具幾何參數(shù)(2)Κr

acξrε≠0，參加工作的切削刃曲線部分

，ξ公式（1－22）知，γ0和λ0一定，γ0’，ξrε≠0，3個(gè)因素起作用，rε＝0，第1個(gè)因素起作用金屬切削原理PrincipleofMetalCutting

切削力§3-1切削力的來源切屑的彈塑性變形抗力工件的彈塑性變形抗力后刀面與工件的摩擦力前刀面與切屑的摩擦力§3-2切削合力、分力和切削功率

1.切削合力、分力2.切削分力的作用-Fz主切削力(切向分力)Fz使車刀產(chǎn)生彎矩，是計(jì)算切削功率的依據(jù)。2.切削分力的作用-Fy吃刀抗力(徑向分力)Fy使工件產(chǎn)生彎曲，影響加工精度，是計(jì)算系統(tǒng)剛度的依據(jù)。2.切削分力的作用-Fx進(jìn)給抗力(軸向分力)Fx作用在進(jìn)給結(jié)構(gòu)上，是計(jì)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的依據(jù)3.Fx、Fy和Fz的比較Fz:Fy:Fx=1:0.4:0.25Fr=(Fz2+Fy2+Fx2)0.5Fr=1.11Fz4.切削功率切削功率是各切削分力功率的總和，車削過程中可以簡化為，第二項(xiàng)忽略不計(jì)§3-3影響切削力的因素工件材料切削用量刀具幾何參數(shù)刀具磨損切削條件刀具材料一.工件材料強(qiáng)度硬度

τsξ，F(xiàn)r同樣的ξ，強(qiáng)度硬度

，F(xiàn)r同樣的Fr，強(qiáng)度硬度

，ξ強(qiáng)度硬度相同，塑性μFr二.切削用量

1.apap

1倍

Ac1倍ac’(嚴(yán)重變形部分)比例不變Fr1倍ap2apfac’ac2.fap

1倍

Ac1倍ac’(嚴(yán)重變形部分)比例

Fr68-86%ap2fac’2acf3.VBUEroeFBUEroeFθ，μ，ξ，t變

FABA：BUE最大B：BUE消失4.切削用量對F的影響ap>f>v從降低切削力出發(fā)，選用大的v和f比ap有利三.刀具幾何參數(shù)

1.γ0γ0

切入工件困難，ξF加工塑性較大的材料，γ0的影響比加工塑性小的金屬顯著2.κrΚr

ac

ξFzΚr

參加切削的圓弧

ξ

Fz

Κr

γ0’Fz

Κr

影響Fx和Fy的比例Κr

Fz先

后

，變化10％左右3.λsF與v的夾角

不直線上升切削刃l(wèi)seFz

lseFz

－45°15°⊥切削刃的分力Fy

⊥切削刃的分力Fx

4.rεrε

參加切削的圓弧

，切削刃上的平均κrFy

，F(xiàn)x

rε

圓弧刃上變形Fz稍

§3-4切削力的測量測力儀的種類電阻應(yīng)變式測力儀及其工作原理電阻應(yīng)變式測力儀八角環(huán)電阻應(yīng)變式測力儀一.測力儀的種類機(jī)械式-位移液壓式-位移電阻式-應(yīng)變（電阻應(yīng)變片）壓電式-應(yīng)力（壓電晶體）1.電阻應(yīng)變片種類金屬式絲式箔式半導(dǎo)體式材料康銅和鎳鉻合金φ在0.012-0.05mmR在100Ω以上(1)測量電路當(dāng)R1R4=R2R3時(shí)，ΔU=0，電橋平衡(2)測力原理R1，R4受拉伸電阻變大R2，R3受壓縮電阻變小ΔU輸出與Fz成正比通過事先標(biāo)定曲線，由ΔU知FzFzΔU2.八角環(huán)電阻應(yīng)變式測力儀不受干擾的測出Fz，F(xiàn)x，F(xiàn)y使用上下兩個(gè)扁圓環(huán)組成(1)應(yīng)變圓環(huán)Fy和Fx共同作用：R1、R2、R3、R4測Fy，R5、R6、R7、R8測Fx，分別接入兩個(gè)電橋電路。Fx作用PR點(diǎn)R5R6拉應(yīng)力，QS點(diǎn)R7R8壓應(yīng)力，兩個(gè)BD結(jié)點(diǎn)無應(yīng)變Fy作用R1R2拉應(yīng)力，R3R4壓應(yīng)力PQRS無應(yīng)變(2)八角環(huán)圓環(huán)的缺點(diǎn)不易固定夾緊在Fx作用下有滾動(dòng)的可能與殼體為線接觸，接觸變形大，剛度差將它一切兩半，制成近似39.6°的八角環(huán)式，安裝可靠，剛性好，貼片方便(3)布片與電橋(4)三向分力互不干擾Fy和FxFy和FzFy作用下Rz1Rz2Rz3Rz4電阻增量相同F(xiàn)z作用下Ry1Ry2Ry3Ry4受壓縮；Ry5Ry6Ry7Ry8受拉伸，相互抵消，不破壞平衡條件Fx和FzFx作用下Rx1Rx2Rx3Rx4無變化Fz作用下Rx1Rx2Rx3Rx4受壓縮；Rx5Rx6Rx7Rx8受拉伸；相互抵消3.電阻應(yīng)變儀的小結(jié)測力儀彈性元件電橋應(yīng)變儀（動(dòng)態(tài)）記錄儀切削力變形ΔU放大4.壓電式測力儀(1)剛性好，靈敏度高可測試動(dòng)態(tài)切削力壓電效應(yīng)：某些晶體外力作用下產(chǎn)生電場，外力去除后，重新回到不帶電的狀態(tài)使用最多的是石英SiO24.壓電式測力儀(2)縱向壓電效應(yīng)橫向壓電效應(yīng)剪切壓電效應(yīng)§3-5切削力的經(jīng)驗(yàn)公式的建立切削力實(shí)驗(yàn)方法單因素法：改變一個(gè)因素而使其他因素保持不變，測出切削力多因素法：同時(shí)改變多個(gè)因素，測出切削力數(shù)據(jù)處理方法圖解法最小二乘法1.經(jīng)驗(yàn)公式Kfz:試驗(yàn)條件的修正系數(shù)CFz:系數(shù)，等于ap=1,f=1,v=1時(shí)的切削力xFz:ap對切削力的影響程度yFz:f對切削力的影響程度zFz:v對切削力的影響程度2.計(jì)算示例計(jì)算切削力公式(1)確定試驗(yàn)條件校準(zhǔn)測力儀，選定工件材料、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削速度等實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件工件材料45鋼（正火）HB187刀具結(jié)構(gòu)材料規(guī)格前角后角副后角主偏角副偏角刃傾角刀尖圓弧半徑外圓YT154K1615o7o5o75o15o0o0.2切削用量工件直徑dw

mm

轉(zhuǎn)速nr/min

切削速度vr/min8138096(2)固定f，測量ap與Fz關(guān)系固定f=fo=0.3，改變ap(ap=1,2,3,4)，測出并記錄不同ap對應(yīng)的切削力Fz，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上繪出lgFz=f(ap)關(guān)系圖f=fo=0.3ap(mm)1234Fz(N)627.81130.11757.92385.7lgFz2.7978213.0531173.2449943.377616(3)確定Fz與ap的關(guān)系lgFz=f(ap)關(guān)系圖600算截距，ap＝1，F(xiàn)z＝600N量斜率得Fz=600*ap(4)固定ap

，測量f與Fz關(guān)系固定ap=apo=3，改變f(f=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)，測出并記錄不同f對應(yīng)的切削力Fz，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上繪出lgFz=f(f)關(guān)系圖ap=apo=3f(mm)0.10.20.30.40.5Fz(N)627.81255.61757.9219.742762.5lgFz2.79783.09883.2452.3423.441(5)確定f與ap的關(guān)系lgFz=f(f)關(guān)系圖4900算截距，f＝1，F(xiàn)z＝4900N量斜率得Fz=4900*f0.84(6)求系數(shù)CFz當(dāng)f=f0=0.3mm/rCFz·ap·(0.3)0.84=600apCFz=600/(0.3)0.84≈1648當(dāng)ap＝3mm時(shí)CFz·(3)1·

f0.84=4900·f0.84CFz=4900/3=1640CFz=(1648+1640)/2≈1640得經(jīng)驗(yàn)公式Fz=1640·ap·f0.84(7)修正系數(shù)的獲得經(jīng)驗(yàn)公式是在一定條件下獲得的，條件改變計(jì)算力肯定有誤差，必須修正金屬切削原理PrincipleofMetalCutting

切削熱和切削溫度§4-1切削熱的來源及其傳出一.切削熱的產(chǎn)生刀具后刀面熱源區(qū)剪切面熱源區(qū)前刀面熱源區(qū)變形功變形功和摩擦功變形功和摩擦功切削熱的組成Q=Qp+QfQp變形功Qf摩擦功Q=Fz×V/60(J/s)二.切削熱的傳出Q切削熱Qt刀具Qw工件Qc切屑Qm介質(zhì)影響切削熱傳出的因素1.工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)KK

工件和切屑傳出熱量

切削區(qū)域溫度

工件升溫快K

工件和切屑傳出熱量

切削區(qū)域溫度

刀具磨損快2.刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)KtKt

刀具傳出熱量多

切削區(qū)域溫度

影響切削熱傳出的因素3.刀具的散熱面積散熱面積主要是前后刀面與切屑工件的接觸面積。散熱面積

熱量不易傳出aw

散熱面積正比增大ac

散熱面積稍有增大工件硬度

切屑與前刀面接觸面積

散熱面積

影響切削熱傳出的因素4.周圍介質(zhì)的狀況性能良好的冷卻液良好的冷卻方式噴霧冷卻內(nèi)壓加壓三.切屑、工件和刀具上的溫度分布θ前刀面>θ切屑>θ工件切屑底部θ高；離底線越遠(yuǎn)θ越低A前刀面上離切削刃一定距離A處溫度最高后刀面溫度一般比前刀面低工件上最高溫度在刀尖與工件接觸附近，工件材料性質(zhì)與切削溫度的分布§4-2影響切削溫度的主要因素切削溫度與切削熱的區(qū)別：切削熱僅與熱量的產(chǎn)生有關(guān)，而與熱量的傳出無關(guān)切削溫度不僅與熱量的產(chǎn)生有關(guān)，而且與熱量的傳出有關(guān)。與切削熱的大小及其傳出快慢有關(guān)。一.影響切削溫度的因素切削用量刀具幾何參數(shù)刀具磨損工件材料切削液1.切削速度的影響W=(Fz*V/60)θ切屑流速加快，摩擦加劇ξ，故不正比增加θ=Cθv*Vx2.進(jìn)給量的影響fθ，但增速較慢fF，但是F的增加為f的68％-86％,所以熱量的增加沒有f增加快fac

切屑的熱容

由切屑帶走的熱量

切削溫度

較慢θ=Cθf*fy3.切削深度的影響隨著ap增加，θ增加不明顯apF產(chǎn)生熱量正比增加ap

切削刃工作長度

，改善了散熱條件θ不明顯θ=Cθap*apZ綜上所述影響程度V>f>ap從θ看，選大的ap和f比大的V有利4.切削溫度經(jīng)驗(yàn)公式θ=CθVx*fy*apZCθ:系數(shù)，取決于工件材料，代表v=1，f=1，ap=1時(shí)的切削速度x,y,z:指數(shù)，反應(yīng)該因素對θ的影響程度，x>y>z5.其他因素對θ的影響刀具幾何參數(shù)：γθ;κγθ刀具磨損：磨損

變形

磨損

變形

工件材料：強(qiáng)度

，導(dǎo)熱系數(shù)θ切削液：熱容和導(dǎo)熱性θ二.溫度經(jīng)驗(yàn)公式的建立

1.確定試驗(yàn)條件校準(zhǔn)測力儀，固定工件材料(TC4)、刀具材料、刀具幾何參數(shù)等實(shí)驗(yàn)條件(2)固定f,ap

，測量V與θ關(guān)系固定f=fo=0.2，ap=apo=2改變V(V=40,50,60,70)，測出并記錄不同V對應(yīng)的切削溫度θ，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上繪出lgθ=f(V)關(guān)系圖f=fo=0.2ap=apo=2v(m/min)40506070θ

(℃)695758815863lgθ2.8422.882.912.936(3)固定V,ap,測量f與θ關(guān)系固定V=Vo=50，ap=apo=2,改變f(f=0.1,0.2,0.3,0.4)，測出并記錄不同f對應(yīng)的切削穩(wěn)定θ，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上繪出lgθ=f(f)關(guān)系圖V=Vo=50ap=apo=2f(mm)0.10.20.30.4θ

(℃)654758856882lgθ2.8162.882.9322.945(4)固定V,f,測量ap與θ關(guān)系固定V=Vo=50，f=fo=0.2,改變ap(ap=1,2,3,4)，測出并記錄不同ap對應(yīng)的切削溫度θ，在雙對數(shù)坐標(biāo)圖上繪出lgθ=f(ap)關(guān)系圖V=Vo=50f=fo=0.2ap(mm)1234θ

(℃)718755787804lgθ2.8562.8782.8962.905(5)求出斜率和截距斜率截距θ－v0.393157θ－f0.1941044θ－ap0.082718(6)寫出三直線方程(7)求系數(shù)Cθ1f=fo=0.2，ap=apo=2時(shí)(8)求系數(shù)Cθ2v=vo=50，ap=apo=2時(shí)(9)求系數(shù)Cθ3f=fo=0.2，v=vo=50時(shí)(10)求系數(shù)Cθ(11)得經(jīng)驗(yàn)公式§4-3切削熱的測量自然熱電偶法人工熱電偶法紅外測溫法一.自然熱電偶利用不同化學(xué)成分的工件和刀具材料組成，熱電偶的兩極分別與機(jī)床絕緣，構(gòu)成熱點(diǎn)回路，根據(jù)溫差電動(dòng)勢測定刀具溫度。1.測溫原理兩種不同的導(dǎo)體（半導(dǎo)體）在其熱端和冷端之間由于電子的能量不同而形成一個(gè)熱電勢，記錄電熱勢的數(shù)值，通過事先標(biāo)定的熱電勢標(biāo)定曲線，折算出溫度。熱端θmv冷端θ0冷端θ0中間導(dǎo)體定律當(dāng)中間有第三金屬的時(shí)候，只要金屬兩端溫度相等，不影響整個(gè)回路的電動(dòng)勢均勻?qū)w定律兩導(dǎo)線材料相同，不產(chǎn)生電動(dòng)勢2.組成

熱電勢的計(jì)算EABC=eAB(θ)±eBC(θ0)±eAC(θ1)

注意點(diǎn)工件與刀具都必須與機(jī)床絕緣導(dǎo)線與工件或刀具的連接點(diǎn)需保持在室溫，以免產(chǎn)生附加電動(dòng)勢不同的刀片與不同的工件材料應(yīng)進(jìn)行專門標(biāo)定3.特點(diǎn)簡單易行；可以測得接觸面的平均溫度；不能最高溫度位置不能測非導(dǎo)體，不能測量溫度分布4.補(bǔ)償電路外加一個(gè)與附加熱電偶值相等而極性相反的熱電勢，其大小隨刀片的溫度改變而改變5.熱電偶的標(biāo)定6.熱電偶的快速標(biāo)定EAB:鎳鉻鎳鋁標(biāo)準(zhǔn)熱電偶EAC:待定熱電偶鎳鉻鎳鋁試件CABEACEAB二.人工熱電偶人工熱電偶的特點(diǎn)需要破壞工件或刀具實(shí)用性差不能得到切削區(qū)域的溫度分布不能得到接觸面積的平均溫度可是用在陶瓷等非導(dǎo)體上三.紅外測溫法紅外測溫法的特點(diǎn)非接觸式測量，不破壞工件測量被測面的溫度分布可以用于非導(dǎo)體材料測量容易受干擾本章重點(diǎn)影響切削熱傳出的主要因素影響切削溫度的主要因素切削溫度的測量(自然熱電偶)金屬切削原理PrincipleofMetalCutting

切削條件合理選擇

切削條件對以下因素產(chǎn)生影響生產(chǎn)率加工質(zhì)量生產(chǎn)成本切削條件涉及以下幾方面工件材料的切削加工性刀具的切削性能刀具切削部分的材料合理的刀具幾何參數(shù)切削液刀具耐用度和切削用量的合理選擇§6-1工件材料的切削加工性可加工性

可加工性的刀具耐用度指標(biāo)材料可加工性的改善

難加工材料一.材料的切削加工性定義：一定條件下工件材料切削加工的難易程度材料可加工性的衡量：刀具耐用度、已加工表面的完整性、切屑的控制通常使用刀具耐用度作為衡量切削加工性的指標(biāo)二.衡量切削加工性的指標(biāo)絕對指標(biāo)vT：刀具的耐用度為T分鐘時(shí)，某種材料加工時(shí)允許的切削速度。vT越大，材料的可加工性越好。相對指標(biāo)Kr：以抗拉強(qiáng)度的45＃鋼的V60為基準(zhǔn)（V60），把其它材料的V60與之相比。三.材料切削加工性的改善改善途徑調(diào)整化學(xué)成分，發(fā)展易切鋼進(jìn)行合適的熱處理改變工藝方法，如低碳鋼冷拉降低塑性改變切削條件，如選擇合適的刀具材料，幾何參數(shù)，切削用量與切削液等四.難加工材料

高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金等材料硬度高（高溫硬度高）；加工硬化大；有高硬度的硬質(zhì)點(diǎn)；導(dǎo)熱性差，切削溫度高；強(qiáng)度大，特別是高溫強(qiáng)度大；化學(xué)活性大；彈性變形大

§6-2刀具切削性能提高刀具切削性能的措施設(shè)計(jì)合理，制造質(zhì)量高；合理選材；合理的幾何參數(shù)

刀具切削部分的材料

1.刀具材料應(yīng)具備的性能強(qiáng)度和韌性硬度和耐磨性耐熱性其他性能(1)強(qiáng)度和韌性強(qiáng)度:抗彎強(qiáng)度σb(GPa或者Kg/mm2)韌性：沖擊韌性ak(KJ/m2或者Kg/cm2))(2)硬度和耐磨性影響耐磨性的因素：硬度；硬質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)數(shù)量和分布；顯微組織；抗粘結(jié)性工具鋼HRC60～65高速鋼HRC60～70硬質(zhì)合金HRA89~94陶瓷HRA91~95立方氮化硼(CBN)HV8000～9000金剛石HV1000(3)耐熱性(紅硬性)高溫下保持高硬度的能力，通常采用刀具材料硬度顯著降低時(shí)的溫度表示工具鋼200～250℃高速鋼550～600℃硬質(zhì)合金800～1000℃陶瓷1200℃立方氮化硼(CBN)1400～1500℃金剛石700℃以下(4)其他性能良好的導(dǎo)熱性抗粘附性高溫高壓下刀具與工件材料在接觸面處抵抗熔結(jié)的能力工藝性熱處理性能，可加工性，刃磨性能2.刀具材料的種類及其選用高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷金剛石立方氮化硼(1)高速鋼(HHS)高速鋼HHS：W、Mo和Cr含較高的合金工具鋼，許用切削速度高于一般的合金工具鋼。W、Mo溶于基體，提高紅硬性；W、Mo、Cr等形成高硬度的碳化物，提高硬度和耐磨性。高速鋼HHS的分類鎢系高速鋼工藝性好，通用性好；但硬度不高W18Cr4V鉬系高速鋼韌性好、碳化物細(xì)小均勻；但易脫碳，淬火溫度范圍窄W6Mo5Cr4V2高鈷高速鋼高溫硬度高，基體強(qiáng)度高，耐磨性好；但價(jià)格昂貴。W2Mo9Cr4VCo8高碳高釩高速鋼高溫硬度高，韌性好，耐磨性好；但價(jià)格昂貴，難刃磨。W12Cr4V4Mo高釩含鋁高速鋼耐磨性好，硬度高，可磨性差W6Mo5Cr4V2Al稀土高速鋼晶粒細(xì)小，碳化物分布均勻，韌性最好；但價(jià)格較貴。W14Cr4VMnReHHS的選擇根據(jù)工件材料的性質(zhì)：一般選擇通用型，難加工材料選高鈷、高釩高速鋼。根據(jù)工件的形狀和刀具的類型：簡單刀具可選擇高釩高速鋼，復(fù)雜刀具可選擇鎢系、鉬系低鈷高速鋼（不可選高釩高速鋼），鉆頭選鉬系高速鋼。根據(jù)加工方式：斷續(xù)加工選用韌性較好的鉬系高速鋼和稀土高速鋼。若選用高鈷、高釩高速鋼必須采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?，提高其韌性(2)硬質(zhì)合金由高硬度高熔點(diǎn)的金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑組成，經(jīng)過粉末冶金方法制造的。金屬碳化物有：WC、TiC、TaC、NbC等，金屬粘結(jié)劑有：Co、Mo、Ni等。金屬碳化物具有高硬度、高熔點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定等特點(diǎn)，因而硬質(zhì)合金的耐磨性和紅硬性較好，刀具的耐用度較高。同類硬質(zhì)合金粘結(jié)劑含量越多刀具的韌性越好，但硬度越低。硬質(zhì)合金的選用鎢鈷類鎢鈷鈦類通用類符號YGYTYW成分WC＋CoWC、TiC＋CoWC、TiC、TaC(NbC)＋Co牌號YG8YT14YW3硬度/紅硬性低/低高/高較高/高強(qiáng)度和韌性大小大導(dǎo)熱性大小抗氧化和粘結(jié)性低高高工件材料脆性材料塑性材料塑性、脆性材料均可刀具磨損后刀面磨損前刀面磨損前、后刀面磨損切削力重載、大切削力(3)陶瓷以為Al2O3或Si3N4為主要成分，添加少量粘結(jié)劑高溫?zé)Y(jié)而成的一種微晶顯微組織的刀具材料。特點(diǎn)：硬度很高、耐磨性好、耐熱性高、化學(xué)穩(wěn)定、摩擦系數(shù)低、強(qiáng)度和韌性差，脆性大，易崩刃，刃磨困難。用途：主要用于精加工和半精加工，大件零件和高精度零件加工。(4)金剛石天然，PVD、CVD。特點(diǎn)：硬度最高、耐磨性好、摩擦系數(shù)最低、導(dǎo)熱系數(shù)最大、強(qiáng)度和韌性不高，熱穩(wěn)定性差，刃磨困難，和鐵和鈦有很強(qiáng)的化學(xué)親和力。用途：主要用于有色金屬及其合金、非金屬材料的半精加工、精加工和超精加工。不由于加工黑色金屬、鈦及其合金。(5)立方氮化硼

由較軟的六方氮化硼經(jīng)過高溫高壓法轉(zhuǎn)化而成。特點(diǎn)：硬度很高、耐磨性好、耐熱性高、化學(xué)穩(wěn)定、摩擦系數(shù)低?？芍苯蛹庸ご慊痄?、鑄鐵、高溫合金等，可以使工件產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。二.合理的刀具幾何參數(shù)前角后角主偏角刃傾角1.前角的功用及選擇前角的功用影響切削區(qū)的變形程度：前角↑

前刀面的擠壓↓

塑性變形↓

切削在前刀面的摩擦阻力↓

切削力↓

切削熱↓。影響切削刃與刀頭的強(qiáng)度、受力性質(zhì)、散熱條件：前角↑

切削刃與刀頭的強(qiáng)度↓

力的方向變化，散熱條件變壞，刀具易磨損，易崩刃。不同材料的刀尖受力點(diǎn)不同前角的刀尖受力情況2.前角選擇前角選擇工件材料塑性選較大的前角脆性選較小的前角強(qiáng)度(硬度)高選較小的前角強(qiáng)度(硬度)低選較大的前角刀具材料強(qiáng)度高韌性好選較大的前角強(qiáng)度低脆性大選較小的前角3.后角功用及選擇后角功用.減小后刀面與工件的接觸面積，減小后刀面磨損影響刀尖圓弧半徑：后角↑，尖圓弧半徑↓，刀具越鋒利影響切削刃強(qiáng)度、散熱體積：后角↑，切削刃強(qiáng)度↓，散熱條件變壞在同樣的VB下影響刀具的耐用度：VB不變，后角↑，刀具切削的金屬體積增加，刀具耐用度↑。后角選擇精加工選較大的后角粗加工選較小的后角4.主偏角功用和選擇主偏角的功用影響切削分力Fx、Fy比例：主偏角↓，F(xiàn)y↑，系統(tǒng)剛度較高影響切削刃的工作長度和切削厚度：在進(jìn)給量和切深不變時(shí)，主偏角↓，切削刃的工作長度↑，切削厚度↓，單位長度切削刃負(fù)載↓，刀具耐用度↑。影響殘余面積和散熱條件：主偏角↑，刀尖圓弧半徑↑，殘余面積↓，散熱條件改善。主偏角的選擇工件材料強(qiáng)度高的工件材料選較小的主偏角。工藝系統(tǒng)剛度工藝系統(tǒng)剛度較好，選較小的主偏角；工藝系統(tǒng)剛度較差，選較大的主偏角加工方式粗加工、半精加工，選較大的主偏角。單件小批生產(chǎn)，選用主偏角為90°的適用性好的刀具。5.刃傾角的功用及選擇刃傾角的功用控制切屑流出方向：刃傾角大于零，切屑朝操作者和床頭方向流出，不會碰上已加工表面。刃傾角小于零，切屑朝工件已加工表面方向流出。影響刀尖的強(qiáng)度：刃傾角大于零，刀尖最高，切削時(shí)刀尖先于刀面和工件接觸，有沖擊時(shí)易崩刃；刃傾角小于零，刀尖最低，切削時(shí)刀面先于刀尖和工件接觸，有利于保護(hù)刀尖。影響實(shí)際前角和實(shí)際刀尖圓弧半徑：刃傾角↑，實(shí)際前角↑，實(shí)際刀尖圓弧半徑↓，刀具鋒利，較大的刃傾角可以切削很薄的切削層，因而微量精加工時(shí)，常用較大的刃傾角。刃傾角的選擇工件材料強(qiáng)度(硬度)高時(shí)，選較小的刃傾角，負(fù)刃傾角。加工情況一般鋼材和鑄鐵精車：0°～5°粗車：0°～－5°一般沖擊載荷:-5°～-15較大沖擊載荷:-30°～-45微量精車、精铇、精鏜45°～75°強(qiáng)力切削-10°～-20°§6-3刀具耐用度和切削用量的合理選擇刀具耐用度的合理選擇切削用量的制定切削過程的優(yōu)化一.刀具耐用度的合理選擇原則刀具耐用度的選擇依據(jù)最大生產(chǎn)率耐用度：依據(jù)單件工序工時(shí)最低原則制定的刀具耐用度，tp。經(jīng)濟(jì)耐用度：依據(jù)單件工序成本最低原則制定的刀具耐用度，tc。1.工序費(fèi)用與刀具耐用度的關(guān)系2.經(jīng)濟(jì)耐用度tc原則單件工序費(fèi)用＝加工費(fèi)用＋換刀費(fèi)用＋刀具使用成本＋輔助費(fèi)用tm：工序切削加工工時(shí)；tct：一次換刀所需時(shí)間；tot：除換刀以外的輔助時(shí)間；M：單位時(shí)間內(nèi)工序分?jǐn)偟钠髽I(yè)費(fèi)用；Ct：刀具成本；t：刀具耐用度tm：工序切削加工工時(shí)；tct：一次換刀所需時(shí)間；tot：除換刀以外的輔助時(shí)間；M：單位時(shí)間內(nèi)工序分?jǐn)偟钠髽I(yè)費(fèi)用；Ct：刀具成本；t：刀具耐用度經(jīng)濟(jì)耐用度tc計(jì)算單件工序成本最低，令dC/dt=0其中m是刀具耐用度Vtm＝A中的指數(shù)，tc對于的速度為經(jīng)濟(jì)切削速度vc3.最大生產(chǎn)率耐用度tp原則單件工序工時(shí)最低，令dtw/dt=0其中m是刀具耐用度Vtm＝A中的指數(shù)，tp對于的速度為最大生產(chǎn)率切削速度vp

4.兩種刀具耐用度的比較二.切削用量的制定和切削過程最優(yōu)化

1.切削用量的制定從刀具耐用度分析：對刀具耐用度影響的順序?yàn)関>f>ap生產(chǎn)率用單位時(shí)間切除的金屬量Zw=V*f*ap切削用量的制定原則：在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度允許的條件下，首先選擇盡可能大的切深ap，其次根據(jù)加工條件和要求選用所允許的最大f，最后根據(jù)刀具耐用度選擇合適的v

2.切削過程的優(yōu)化切削過程的優(yōu)化：根據(jù)最優(yōu)化目標(biāo)，找出切削過程的最佳加工條件最優(yōu)化目標(biāo)最低的單件生產(chǎn)成本最大生產(chǎn)率最大單件利潤等約束條件機(jī)床的功率、速度、進(jìn)給量工件的剛度、精度、表面粗糙度刀具的剛度、強(qiáng)度、磨損最小切深、積屑瘤、斷屑等最優(yōu)化目標(biāo)最低的單件生產(chǎn)成本最大生產(chǎn)率最大單件利潤等約束條件機(jī)床的功率、速度、進(jìn)給量工件的剛度、精度、表面粗糙度刀具的剛度、強(qiáng)度、磨損最小切深、積屑瘤、斷屑等3.切削過程的計(jì)算機(jī)優(yōu)化流程圖金屬切削原理與刀具PrincipleofMetalCuttingandCuttingTools

磨削基礎(chǔ)

磨削是常用的精加工方法精度：5－7級，甚至±1微米表面粗糙度：Ra0.8-Ra0.1,甚至Rz0.01硬材料的有效加工手段§7-1砂輪的特性與選擇常用磨削工具：砂輪、砂布、砂帶、油石等砂輪磨料和結(jié)合劑燒結(jié)而成的多孔體

砂輪的六因素：磨料，粒度，結(jié)合劑，組織，硬度，尺寸1.磨料磨料具備的條件硬度高、紅硬性好；有一定的強(qiáng)度和韌性；有鋒利的邊刃

常用的磨料系列

成

分

顯微硬度(HV)氧化物系

Al2O32000～2300碳化物系

SiCBC2800～4500超硬磨料

CBN8000～9000金剛石8000～100002.粒度粒度：磨料顆粒的大小，分12、14、16、20、24、30、36、46、60、70、80、100、120、150、180、240、280共17級。數(shù)字表示每英寸上的篩眼數(shù)，數(shù)字越大，表示粒度越細(xì)。比280號還細(xì)的磨料粒度用W表示，如W2.5表示微粉的尺寸在1.5～2.5微米。3.結(jié)合劑結(jié)合劑：將磨料粘結(jié)成各種形狀和尺寸的砂輪，直接影響砂輪的強(qiáng)度、耐熱性和耐用度。砂輪強(qiáng)度：砂輪在離心力作用下不被破壞的能力，用安全速度表示，一般取30m/s。結(jié)合劑的選擇種類主要成分特點(diǎn)應(yīng)用場合無機(jī)類陶瓷黏土、生長石、滑石、硼玻璃、硅石等

化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐高溫，但脆性大、易碎裂

磨削厚度大、軸向力小、速度小于35m/s

金屬青銅

強(qiáng)度高、韌性好，但自礪性差

金剛石砂輪

有機(jī)類樹脂酚醛、環(huán)氧

彈性好，但化學(xué)穩(wěn)定性差，不耐酸堿，溫度不能超過200℃

磨狹窄的溝槽、切割磨片、熱敏材料的磨具

橡膠人造橡膠

彈性好，但化學(xué)穩(wěn)定性差，不耐酸堿，溫度不能超過200℃

磨狹窄的溝槽、切割磨片、熱敏材料的磨具、導(dǎo)輪、拋光輪。

4.硬度硬度：結(jié)合劑對磨料的粘結(jié)力。粘結(jié)力越大，磨料越不易脫落，砂輪的硬度越高。砂輪自礪性：砂輪上磨粒鈍化后，磨削力增大，表層的磨粒自行脫落，里層有鋒利邊刃的磨料露出，代替磨鈍的磨粒參加磨削。砂輪自礪性與砂輪硬度有關(guān):硬度高，磨粒不易脫落，自礪性差；硬度低，磨粒易脫落，自礪性好。砂輪硬度的選擇磨削條件

工件硬度

工件種類

加工接觸面

磨削種類

砂輪粒度

高低有色金屬、橡膠、樹脂

淬火鋼

大

小精磨、成形磨

粗磨

細(xì)粗砂輪硬度軟硬軟硬軟硬硬軟軟硬5.組織磨料、結(jié)合劑、氣孔三者比例關(guān)系。磨料的比例越大，則砂輪越緊密。砂輪組織選擇組織組織號選用緊密類0、1、2、3重壓力磨削、成形磨削、精密磨削

中等類

4、5、6、7一般情況下的磨削

疏松類

8、9、10、11、12接觸面較大的磨削、熱敏材料的磨削、薄壁件磨削、軟質(zhì)材料磨削

6.形狀與尺寸

平形、薄片、筒形、碗形、碟形等。同一形狀有多種規(guī)格的尺寸?！?-2磨削運(yùn)動(dòng)和磨削要素磨削運(yùn)動(dòng)磨削要素一.磨削運(yùn)動(dòng)磨削方法：外圓磨內(nèi)圓磨平面磨無心磨外圓磨示意圖1.砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)V即磨削速度，主運(yùn)動(dòng)v↑,Ra↓，但受砂輪的強(qiáng)度限制，常用30－35m/s2.工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)Vw又稱圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即工件速度vw↑，生產(chǎn)率↑，工件磨削燒傷↓；但vw過大，振動(dòng)↑，工件Ra↑。3.軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa工件轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，工件和砂輪在砂輪軸線方向的相對移動(dòng)。根據(jù)砂輪寬度B選擇。粗磨fa＝(0.3~0.85)B精磨fa＝(0.2~0.3)B4.徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fr工作臺兩個(gè)行程之間砂輪在半徑方向上的相對位移。粗磨fr＝0.01~0.07mm/行程精磨fr＝0.005~0.02mm/行程二.磨削要素單個(gè)磨粒的切削厚度acgmax當(dāng)量磨削厚度aceq

1.單個(gè)磨粒切削厚度的計(jì)算2.單個(gè)磨粒切削厚度公式l-相鄰兩磨料的圓周距離:l↓（砂輪組織密），acgmax↓Vw-工件轉(zhuǎn)速:Vw↑，acgmax↑，但磨粒的負(fù)荷增加，砂輪磨損快。

V-砂輪轉(zhuǎn)速:Vw↑，acgmax↓，可使工件表面質(zhì)量得到改善。B-砂輪寬度:砂輪寬度↑，同時(shí)參與磨削的磨粒個(gè)數(shù)成比例↑，acgmax↓。

fr-徑向進(jìn)給量:acgmax與fr成正比，fr提高一倍，acgmax只提高41.4%，所有在剛度允許的情況下，采用fr↑，fa↓，可以提高生產(chǎn)率（深磨法）。

fa-軸向進(jìn)給量:fa↑，同一時(shí)間磨去的金屬量成比例↑，acgmax↑。do-砂輪直徑;do↑，acgmax↓，磨粒的負(fù)荷降低，工件表面質(zhì)量改善。dw-工件直徑:dw↓，acgmax↑。3.當(dāng)量磨削厚度磨粒分布和切削的隨機(jī)性使得很難以“切削厚度”的概念為基礎(chǔ)來研究磨削過程CIRP提出以當(dāng)量磨削厚度的概念作為研究磨削過程的基本參數(shù)當(dāng)量磨削厚度的概念單位寬度的砂輪切除的金屬量，沿著砂輪速度方向鋪成一條寬度相同，長度為l的假想金屬帶，金屬帶的厚度就是aceq。單位時(shí)間砂輪切除的金屬體積Zw當(dāng)量磨削厚度的意義aceq與磨削力，表面粗糙度和金屬去除率有著良好的線性關(guān)系A(chǔ)ceq不能反應(yīng)與砂輪有關(guān)的參數(shù)，與磨削溫度沒有明顯的線性關(guān)系§7-3磨削原理砂輪的幾何特性切屑的形成過程磨削力與磨削過程

磨削熱與磨削溫度一.砂輪的幾何特性1.砂輪的幾何特征磨粒在砂輪的圓周方向、半徑方向均隨機(jī)分布；實(shí)際參與磨削的有效切削刃數(shù)量隨磨削工藝變化磨粒形狀不規(guī)則，以八面菱形為最多2.磨粒的特點(diǎn)刀尖角為90～120°，負(fù)前角；切削刃為空間曲線，前刀面為空間曲面，且形狀不規(guī)則；磨粒的切削刃有幾個(gè)到幾十個(gè)微米的圓角；經(jīng)過修整，磨粒上會出現(xiàn)微刃。二.切屑的形成過程磨削的切削厚度很薄，為0.005-0.05mm過程分為滑擦，刻劃，切削三個(gè)階段1.切屑形成過程的三個(gè)階段劃擦階段磨粒擠壓工件，產(chǎn)生彈性變形刻劃階段磨粒前方和兩側(cè)金屬產(chǎn)生塑性變形而隆起，切削階段磨粒前方金屬層的厚度達(dá)到臨界值，金屬滑移成為切屑。2.磨屑的形狀三.磨削力與磨削過程的三個(gè)階段1.磨削力的特征產(chǎn)生：工件彈性變形和塑性變形的阻力；磨粒與切屑、磨粒與工件之間的摩擦力特點(diǎn)：摩擦力所占比例大；徑向分力Fy大于切向分力Fz，F(xiàn)z大于軸向分力Fx。材料的塑性越小，F(xiàn)y/Fz就越大。2.磨削的三個(gè)階段由于磨削時(shí)徑向分力Fy很大，在磨削過程中工件在半徑方向的變形很大，同時(shí)磨削的深度fr很小，在磨削過程中fr會發(fā)生變化：fr實(shí)<fr名；fr實(shí)≈fr名；fr實(shí)>0，fr名＝0三種情況。fr實(shí)實(shí)際磨削深度；fr名名義徑向進(jìn)給量

fr名粗磨階段tm1

光磨階段tm3穩(wěn)定階段tm2

frfr實(shí)<fr名

fr實(shí)≈fr名

fr實(shí)>0fr名＝0

粗磨階段tm1：fr實(shí)<fr名，原因是工藝系統(tǒng)由于磨削力產(chǎn)生讓刀。隨著進(jìn)給次數(shù)↑，工藝系統(tǒng)彈性變形↑，變形抗力↑，實(shí)際磨削深度fr實(shí)↑。穩(wěn)定階段tm2：fr實(shí)≈fr名，當(dāng)變形抗力和徑向磨削分力Fy相等時(shí)，工藝系統(tǒng)的彈性變形量穩(wěn)定，fr實(shí)≈fr名。光磨階段tm3：fr實(shí)>0，fr名＝0。機(jī)床的徑向進(jìn)給停止，fr名＝0，仍然有火花，因?yàn)楣に囅到y(tǒng)彈性恢復(fù)，實(shí)際磨削深度逐漸減小，工件的精度↑，表面粗糙度↓