金屬切削基礎(chǔ)知識

2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 1 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 2 (1)掌 握 切 削 運(yùn) 動(dòng) 、 加 工 表 面 、 切 削 用 量 及 切 削層 參 數(shù) 概 念 和 分 析 方 法 ；(2)掌 握 刀 具 刀 具 角 度 和 工 作 角 度 的 概 念 、 合 理選 擇 刀 具 角 度 ， 常 用 刀 具 材 料 的 性 質(zhì) 與 選 用 ；(3)掌 握 切 削 過 程 中 的 物 理 現(xiàn) 象 及 其 對 加 工 過 程的 影 響 ；(4)掌 握 切 削 液 的 作 用 ， 合 理 選 用 切 削 液 。重 點(diǎn) 和 難 點(diǎn) ： 刀 具 角 度 和 切 削 過 程 中 的 物 理 現(xiàn) 象 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 3 1.1.1零 件 表 面 的 形 成 平 面 ： 是 以 直 線 為 母 線 作 直 線 運(yùn) 動(dòng) 形 成 的 表 面 ；成 型 方 法 ： 銑 削 、 刨 削 、 平 面 磨 削 等 。 曲 面 ： 是 以 曲 線 為 母 線 作 旋 轉(zhuǎn) 或 平 移 所 形 成 的表 面 ；成 型 方 法 ： 銑 削 、 成 形 磨 削 、 數(shù) 控 銑 削 、 電 火花 加 工 、 激 光 加 工 等 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 4 l 分 類 ：1） 主 運(yùn) 動(dòng) ： 切 除 切 屑 所 需 的 基 本 運(yùn) 動(dòng) 。 3個(gè) 特 點(diǎn) ： 速 度 最 快 ； 消 耗 功 率 最 大 ； 唯 一 性 。l 概 念 ： 刀 具 與 工 件 間 的 相 對 運(yùn) 動(dòng) ， 以 切 除 多 余 的金 屬2） 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ： 使 金 屬 層 不 斷 投 入 被 切 削 的 運(yùn) 動(dòng) 。3個(gè) 特 點(diǎn) ： 速 度 較 慢 ； 消 耗 功 率 較 小 ； 可 以 為 一個(gè) 或 多 個(gè) 。3） 其 它 運(yùn) 動(dòng) ： 吃 刀 運(yùn) 動(dòng)分 度 運(yùn) 動(dòng) 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 5 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 6進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 主 運(yùn) 動(dòng)待 加 工 表 面 加 工 表 面 已 加 工 表 面已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面主 運(yùn) 動(dòng) 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 7進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 加 工 表 面待 加 工 表 面待 加 工 表 面 主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面主 運(yùn) 動(dòng) 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 8進(jìn) 給 量 ： 刀 具 相 對 工 件 沿 進(jìn) 給 方 向 移 動(dòng) 的 距 離 。1） （ 周 期 ） 進(jìn) 給 量 f(mm/r)： 主 運(yùn) 動(dòng) 一 個(gè) 循 環(huán)2） 進(jìn) 給 速 度 vf(mm/min)： 單 位 時(shí) 間 內(nèi)3） 每 齒 進(jìn) 給 量 af(mm/z)： 刀 具 每 個(gè) 刀 齒背 吃 刀 量 （ 切 削 深 度 ） ap(mm):已 加 工 表 面 與 待 加工 表 面 間 的 距 離 。補(bǔ) 充 定 義 ： 在 垂 直 于 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 方 向 上 測 量 的 主 切削 刃 切 入 工 件 的 深 度 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 9 l切 削 層 公 稱 厚 度 hD（ 老 標(biāo) 準(zhǔn) ac） ： hD=f sinKrl切 削 層 公 稱 寬 度 bD（ 老 標(biāo) 準(zhǔn) aw） : bD=ap/sinKrl切 削 層 公 稱 截 面 積 AD： AD=ap f=bD hDl殘 留 面 積 AD殘 留 面 積 高 度 ： H =f/(ctgK r+ctgK r)r=0H =f2/8r r0 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 10 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 11r0時(shí) 22 2121 )2( frr EODOr 移 項(xiàng) 后 兩 邊 平 方 ,并 忽 略 H 2(H r)： 4 2H- 2222 frHrr 殘 留 面 積 高 度 ： H =f2/8r 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 12 l 刀 具 結(jié) 構(gòu) 及 其 幾 何 形 狀前 刀 面 Ar主 切 削 刃 S主 后 面 Aa刀 尖副 后 面 Aa副 切 削 刃 Sl 切 削 部 分 組 成 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 13（ 2） 輔 助 平 面 ：切 削 平 面 Ps： 過 切 削 刃 上 一 點(diǎn) ， 與 加 工 表 面 相 切的 平 面 ?；?面 Pr： 過 切 削 刃 上 同 一 點(diǎn) ， 與 切 削 速 度 相 垂直 的 平 面 。正 交 平 面 Po（ 主 剖 面 ） ： 過 切 削 刃 上 同 一 點(diǎn) ，與 切 削 平 和 基 面 相 垂 直 的 平 面 。 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 主 運(yùn) 動(dòng) 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 14前 角 的 作 用 ： 前 角 切 屑 變 形 切 削 力 刃 口 強(qiáng)度 前 刀 面 磨 損 導(dǎo) 熱 體 積 刀 具 前 角 的 選 用 ： 加 工 塑 性 材 料 選 大 前 角加 工 脆 性 材 料 、 斷 續(xù) 切 削 選 小 前 角加 工 硬 材 料 選 用 負(fù) 前 角進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面r 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 15后 角 的 作 用 ： 后 角 后 刀 面 與 加 工 表 面 間 的 摩 擦 后 刀 面 磨 損 刃 口 強(qiáng) 度 導(dǎo) 熱 體 積 刀 具 后 角 的 選 用 ： 粗 加 工 選 小 后 角精 加 工 選 大 后 角選 大 前 角 時(shí) 選 小 后 角 以 增 大 刃 口強(qiáng) 度 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面r 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 16主 偏 角 的 作 用 ： 主 偏 角 切 削 刃 工 作 長 度 刀 尖 強(qiáng)度 導(dǎo) 熱 體 積 徑 向 分 力 刀 具 主 偏 角 的 選 用 ： 一 般 為 3075加 工 細(xì) 長 工 件 采 用 9093副 偏 角 的 作 用 ： 副 偏 角 副 后 面 與 工 件 已 加 工 表 面摩 擦 刀 尖 強(qiáng) 度 表 面 粗 糙 度 刀 具 副 偏 角 的 選 用 ： 一 般 為 520特 殊 要 求 可 采 用 K r=0 的 修 光 刃進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 加 工 表 面 正 交 平 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 17刀 具 刃 傾 角 的 選 用 ：精 加 工 取 S0 粗 加 工 取 S 0加 工 細(xì) 長 工 件 采 用 S 0 刃 傾 角 的 作 用 ：（ 1） 影 響 排 屑 方 向 ： S 0 排 向 待 加 工 表 面 ；S 0 排 向 已 加 工 表 面 ； S=0 前 刀 面 上 卷 曲 （ 2） 影 響 切 入 切 出 的 穩(wěn) 定 性（ 3） 影 響 背 向 分 力 大 小 向進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 正 交 平 面切 削 平 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 18 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 19進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)待 加 工 表 面 加 工 表 面 已 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面 基 面進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)待 加 工 表 面 加 工 表 面 已 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面 基 面向進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 待 加 工 表 面 加 工 表 面 已 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面 基 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 20進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面基 面 KrKrK 向進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面基 面 KrKr 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 21進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 主 運(yùn) 動(dòng) 待 加 工 表 面加 工 表 面已 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 待 加 工 表 面加 工 表 面已 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面K 向進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 待 加 工 表 面加 工 表 面已 加 工 表 面 正 交 平 面切 削 平 面 基 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 22進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面 切 削 平 面 基 面進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面 切 削 平 面 基 面K向 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng) 已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面 切 削 平 面 基 面 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 23v vf cvf 1. 刀 具 工 作 參 考 系 （ PrePsePoe）刀 具 工 作 角 度 又 稱 刀 具 切 削 角 度 ： 刀 具 實(shí) 際 切 削 條件 下 的 實(shí) 際 角 度 。工 作 參 考 系 與 靜 止 參 考 系 的 差 別 ： 工 作 條 件 下 ， 合成 切 削 速 度 為 主 運(yùn) 動(dòng) 與 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 的 合 成 速 度 ； 而 靜止 條 件 下 合 成 速 度 與 切 削 速 度 是 一 致 的 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 24（ 3） 刀 桿 中 心 線 與 進(jìn) 給 方 向 不 垂 直 時(shí) 工 作 角度 變 化（ 2） 刀 尖 安 裝 高 低 對 工 作 角 度 的 影 響車 外 圓 刀 尖 安 裝 偏 高 （ 低 ） ： 工 作 前 角 增 大 （ 小 ） ，工 作 后 角 減 小 （ 大 ） ；鏜 內(nèi) 孔 刀 尖 安 裝 偏 高 （ 低 ） ： 工 作 前 角 減 ?。?大 ） ， 工 作 后 角 增 大 （ 小 ） 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 25 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 26 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 27崩 碎 切 屑 ： 不 規(guī) 則 屑 片 ， 較 低 vc， 較 大 ap， f加 工 脆 性 金屬 時(shí) 產(chǎn) 生 。l 切 屑 的 種 類 （ 不 考 慮 刀 具 斷 屑 等 因 素 的 影 響 ）帶 狀 切 屑 ： 上 表 面 毛 茸 狀 ， 下 表 面 光 滑 的 連 續(xù) 切 屑 ， 大0， 高 vc， 小 ap， f加 工 塑 性 金 屬 時(shí) 產(chǎn) 生 。節(jié) 狀 （ 擠 裂 ） 切 屑 ： 上 表 面 鋸 齒 狀 ， 下 表 面 光 滑 的 連續(xù) 切 屑 ， 較 低 vc， 較 大 ap， f加 工 中 等 硬 度 塑 性 金 屬 時(shí) 產(chǎn) 生 。粒 狀 （ 單 元 ） 切 屑 ： 菱 形 單 元 分 離 體 ， 較 低 vc， 較 大ap， f加 工 硬 度 較 高 塑 性 較 差 金 屬 時(shí) 產(chǎn) 生 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 28 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 29 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 30 n形 成 條 件 ： 中 低 速 切 削 塑 性 金 屬n冷 焊 現(xiàn) 象 ： 擠 壓 與 摩 擦 產(chǎn) 生 高 溫 高 壓 ， 同 時(shí) 摩 擦帶 走 雜 質(zhì) ， 刀 具 表 面 與 切 屑 表 面 新 鮮 金 屬 粒 子 間 的親 合 力 和 摩 擦 力 之 和 大 于 切 屑 材 料 內(nèi) 部 粒 子 間 的 親合 力 ， 就 會(huì) 從 切 屑 上 撕 下 一 小 塊 金 屬 粘 接 在 前 刀 面上 ， 形 成 積 屑 瘤 。n特 性 ： 無 有 小 大 脫 落 周 期 性n對 切 削 過 程 的 影 響 ： 保 護(hù) 刀 刃 ； 使 工 作 前 角 增 大 ，切 削 刀 減 小 ； 切 削 平 穩(wěn) 性 差 ； 影 響 加 工 精 度 和 表 面粗 糙 度 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 31 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 32 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 33 l切 削 力 估 算 與 切 削 功 率（ 1） Fc=kcAD=kcapf其 中 ； kc為 單 位 切 削 力 ， 同 一 材 料 ， 在 一 定 切 削條 件 下 kc是 不 變 的 ， 可 測 定（ 2） 切 削 功 率 Pc=FcVc 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 34 （ 1） 工 件 材 料 ： 材 料 成 分 、 組 織 和 力 削 性 能 是 影響 切 削 力 的 主 要 因 素 。 強(qiáng) 度 、 硬 度 、 塑 性 、 韌 性越 大 切 削 力 越 大 ；（ 2） 切 削 用 量 ： 影 響 最 大 的 是 ap， 其 次 是 f， 切削 速 度 c最 小 ， Fc與 c是 1： 1， f影 響 7080%， c影 響 積 屑 瘤 的 存 在 ， 有 積 屑 瘤 時(shí) F明 顯 減 小 。（ 3） 刀 具 幾 何 角 度 ： 0增 大 ， 刃 口 鋒 利 、 切 削 變形 小 ， 摩 擦 小 ， 切 削 力 減 小 ； o增 大 、 摩 擦 減 小 ，切 削 力 減 小 ； K r增 大 Fp減 小 ； 正 s， Fp減 小 Ff增 大 。（ 4） 其 它 因 素 ： 切 削 液 使 用 潤 滑 條 件 好 ， 切 削力 減 小 ， 刀 具 磨 損 后 切 削 力 劇 增 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 35l 切 削 溫 度 及 其 影 響 因 素切 削 溫 度 取 決 于 切 削 熱 的 產(chǎn) 生 與 傳 熱 的 綜 合 因 素 ， 切 削溫 度 太 高 ， 工 件 產(chǎn) 生 熱 變 形 ， 加 工 精 度 下 降 ， 刀 具 壽 命 降低 。影 響 切 削 溫 度 的 因 素 ： 切 削 用 量 、 工 件 材 料 、 刀 具 幾 何角 度 、 其 它 條 件切 削 量 中 影 響 最 大 的 是 切 削 速 度 c， 其 次 是 f， ap影 響最 小 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 36 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 37 l 刀 具 磨 損 形 式（ 1） 后 面 磨 損 ： 切 削 脆 性 材 料 ， 切 削 塑 性 材 料 hD0.5mm用月 牙 洼 最 大 深 度 K T表 示 。（ 3） 前 后 面 同 時(shí) 磨 損 ： 切 削 塑 性 材 料 hD在 0.10.5mm之 間大 多 數(shù) 情 況 下 前 、 后 刀 具 都 有 磨 損 ， 后 刀 面 磨 損 對 加 工 質(zhì)量 影 響 最 大 ， 測 量 方 便 ， 通 常 以 VB來 表 示 刀 具 磨 損 程 度 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 38l 刀 具 壽 命 及 其 影 響 因 素磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) ： 通 常 指 刀 具 后 刀 面 允 許 的 最 大 磨 損 量 。 刀 具 壽 命 T： 刀 具 開 始 切 削 到 達(dá) 到 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 中 切削 時(shí) 間 。影 響 刀 具 壽 命 的 因 素 ： 切 削 用 量 ； 工 件 材 料 ； 刀具 材 料 及 幾 何 角 度 ； 其 它 因 素 。切 削 量 中 影 響 最 大 的 是 切 削 速 度 c， 其 次 是 f，ap影 響 最 小 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 39 1） 粗 加 工 時(shí) ， 為 提 高 機(jī) 械 加 工 效 率 ， 首 先 選 擇較 大 的 切 削 深 度 ， 其 次 是 較 大 的 進(jìn) 給 量 ， 最 后 選擇 中 低 切 削 速 度 ， 以 保 證 刀 具 壽 命 。2） 精 加 工 時(shí) ， 為 保 證 加 工 質(zhì) 量 ， 首 先 選 擇 較 小的 切 削 深 度 （ 保 證 加 工 尺 寸 精 度 ） ， 其 次 選 擇 較小 的 進(jìn) 給 量 （ 保 證 表 面 粗 糙 度 要 求 ） ， 最 后 選 擇低 速 （ 高 速 鋼 刀 具 ） 或 高 速 （ 硬 質(zhì) 合 金 刀 具 ） 切削 ， 以 保 證 刀 具 壽 命 。 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 40 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 41 1.4.2影響切削加工性的因素及其改善措施 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 42 2021/5/20 機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 43