金属切削原理与刀具教学课件下载优质PPT.ppt

1、法向力F FNN使工件产生径向的塑性变形和弹性变形。使工件产生径向的塑性变形和弹性变形。摩擦力摩擦力F F 使加工表面产生切向的塑性变形和弹性变形。使加工表面产生切向的塑性变形和弹性变形。残余应力残余应力：由于受到工艺过程的影响，在没有外力作用的：由于受到工艺过程的影响，在没有外力作用的情况下，在零件内部所残存的应力。由于外力为零，所以情况下，在零件内部所残存的应力。由于外力为零，所以零件内各部分的残余应力，必须彼此保持平衡。零件内各部分的残余应力，必须彼此保持平衡。工件表层加工硬化的成因工件表层加工硬化的成因是表层金属在形成已加工表面的是表层金属在形成已加工表面的过程中经受强烈的塑性变形。过

2、程中经受强烈的塑性变形。3-2 切削力切削力一、切削力的来源一、切削力的来源切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。擦阻力。二、切削力的分解二、切削力的分解三、切削力的实验指数公式三、切削力的实验指数公式 必须注意，如实际切削条件与试验中切削条件有差异时，则应在上式后面乘以相应的修正系数四、单位切削力、切削功率四、单位切削力、切削功率 单位切削力单位切削力指的是单位切削面积上的主切削力

3、。切削功率切削功率是各切削分力消耗功率的总和。PcFcVc10-3（kW）机床电动机的功率机床电动机的功率P PE E：根据切削功率选择机床电动机，还要考虑机床的传动效率。五、五、影响切削力的因素影响切削力的因素工件材料工件材料：被加工工件材料的强度、硬度越高，切削被加工工件材料的强度、硬度越高，切削力增大。强度相近的材料，如其塑性（伸长率）较大，力增大。强度相近的材料，如其塑性（伸长率）较大，切削力增大。切削脆性材料时，其切削力一般低于塑切削力增大。切削脆性材料时，其切削力一般低于塑性材料。性材料。切削深度切削深度a ap p或进给量或进给量f f加大，均使切削力增大，但两者加大，均使切削力

4、增大，但两者的影响程度不同。的影响程度不同。切削速度切削速度 加工塑性金属时，在中速和高速下，切削加工塑性金属时，在中速和高速下，切削力一般随着切削速度的增大而减小。力一般随着切削速度的增大而减小。刀具几何参数刀具几何参数1前角前角。：前角加大，被切金属的切削力显著下降。2负倒棱负倒棱：在锋利的切削刃上磨出适当宽度的负倒棱，可以提高刀具使用寿命在锋利的切削刃上磨出适当宽度的负倒棱，可以提高刀具使用寿命但将使被切金属的变形加大，使切削力有所增加。但将使被切金属的变形加大，使切削力有所增加。3.3.主偏角主偏角 （1）（1）当当k kr r加大时，加大时，F Fp p减小，减小，F Ff f加大。

5、加大。（2）（2）当加工塑性金属时，随当加工塑性金属时，随k kr r加大，加大，F Fc c减小；约在减小；约在k kr r6060750750之间，之间，F Fc c减到最小；减到最小；然后随然后随k kr r继续加大，继续加大，F Fc c又有所增大又有所增大。F Fc c的变动范围不大，无论减小或增大，都在的变动范围不大，无论减小或增大，都在10%10%以内。以内。（3 3）k kr r加大时，加大时，F Fp p/F/Fc c减小，减小，F Ff f/F Fc c加大。4刃倾角刃倾角 ：刃倾角变化时刃倾角变化时，将改变合力，将改变合力F的方向，因而影响各分力的大小。刃的方向，因而影响

6、各分力的大小。刃倾角倾角s减小时，减小时，Fp增大，增大，Ff减小。减小。5刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径 在一般的切削加工中，刀尖圆弧半径在一般的切削加工中，刀尖圆弧半径r对对Fp、Ff的影响较大，的影响较大，对对Fc 的影响较小。的影响较小。刀具磨损刀具磨损：后刀面磨损后，切削力加大。切削液：以冷却作用为主的水溶液对切削力影响很小。而润滑作用强的切削油能够显著的降低切削力。刀具材料：刀具材料不是硬削切削的主要因素。但由于不同的刀具材料与工件材料之间的摩擦系数不同，因此对切削力也有一些影响。前角对切削力的影响前角对切削力的影响3-3 切削温度切削温度一、切削热的来源一、切削热的来源：在刀具的切削作

7、用下，切削层金：在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形，这是切削热的一个来源。属发生弹性变形和塑性变形，这是切削热的一个来源。同时，切屑与前刀面，工件与后刀面间消耗的摩擦功，同时，切屑与前刀面，工件与后刀面间消耗的摩擦功，也将转化为热能，这是切削热的又一个来源。也将转化为热能，这是切削热的又一个来源。Q=FcVc切削热由切屑、工件、刀具以及周围的介质传导出去。切削热由切屑、工件、刀具以及周围的介质传导出去。影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的导热系数以影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的导热系数以及周围介质的状况。及周围介质的状况。二、切削温度二、切削温度 切削温度一般指切屑

8、与前面接触区切削温度一般指切屑与前面接触区域的平均温度。域的平均温度。三、三、影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素工件材料对切削温度的影响工件材料对切削温度的影响（1）（1）工件材料的硬度和强度越高，切削时所消耗的功就越工件材料的硬度和强度越高，切削时所消耗的功就越多，产生的切削热也多，切削温度就越高。多，产生的切削热也多，切削温度就越高。（2）（2）合金结构钢的强度普遍高于合金结构钢的强度普遍高于4545钢，而导热系数又一般钢，而导热系数又一般均低于均低于4545钢。所以切削合金结构钢时的切削温度一般钢。所以切削合金结构钢时的切削温度一般均高于切削均高于切削4545钢时的切削温度钢时

9、的切削温度 （3）（3）不锈钢不锈钢lCrl8Ni9TilCrl8Ni9Ti和高温合金和高温合金GHl3lGHl3l不但导热系数低，而不但导热系数低，而且在高温下仍能保持较高的强度和硬度。所以切削这且在高温下仍能保持较高的强度和硬度。所以切削这种类型的材料时，切削温度比切削其他材料要高得多。种类型的材料时，切削温度比切削其他材料要高得多。（4）（4）脆性金属的抗拉强度和延伸率都较小，切削过程中切脆性金属的抗拉强度和延伸率都较小，切削过程中切削区的塑性变形很小，切屑呈崩碎状或脆性带状，与削区的塑性变形很小，切屑呈崩碎状或脆性带状，与前刀面的摩擦也较小，所以产生的切削热较少，切削前刀面的摩擦也较小

10、，所以产生的切削热较少，切削温度一般比切削钢料时低。温度一般比切削钢料时低。（1）切削速度对切削温度有显著的影响。实验证明，随）切削速度对切削温度有显著的影响。实验证明，随着切削速度的提高，切削温度将明显上升。着切削速度的提高，切削温度将明显上升。（2）进给量）进给量f对切削温度也有一定的影响。随着进给量对切削温度也有一定的影响。随着进给量的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削过程产的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削过程产生的切削热也增多，使切削温度上升。但切削温度随生的切削热也增多，使切削温度上升。但切削温度随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那样显著。进给量增大而升高的幅度不如切削

11、速度那样显著。（3 3）切削深度）切削深度a ap p对切削温度的影响很小。因为切削深度对切削温度的影响很小。因为切削深度a ap p增大以后，切削区产生的热量虽然成正比例地增多，增大以后，切削区产生的热量虽然成正比例地增多，但因改善了散热条件，所以切削温度的升高并不明显。但因改善了散热条件，所以切削温度的升高并不明显。切削用量对切削温度的影响切削用量对切削温度的影响刀具几何参数对切削温度的影响刀具几何参数对切削温度的影响 1 1前角前角：前角前角。的数值直接影响切削过程中的变形和摩擦，所以的数值直接影响切削过程中的变形和摩擦，所以它对切削温度有明显的影响。前角大，产生的切削热少，切削温度它对

12、切削温度有明显的影响。前角大，产生的切削热少，切削温度低；前角小，切削温度高。低；2 2主偏角主偏角：随着主偏角的增大，切削温度将逐渐升高。3 3负倒棱负倒棱：负倒棱宽度负倒棱宽度b1在在（02）f范围内变化，基本上不影响范围内变化，基本上不影响切削温度。切削温度。4 4刀尖圆弧半径：刀尖圆弧半径：刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r在在01.5mm范围内变化，基本上范围内变化，基本上不影响平均切削温度。不影响平均切削温度。刀具磨损后切削刃变钝，刃区前方刀具磨损后切削刃变钝，刃区前方的挤压作用增大，使切削区金属的塑性变的挤压作用增大，使切削区金属的塑性变形增加；同时，磨损后的刀具后角变成零形增加；同时，

13、磨损后的刀具后角变成零度，使工件与后刀面的摩擦加大，两者均度，使工件与后刀面的摩擦加大，两者均使产生的切削热增多。所以，刀具的磨损使产生的切削热增多。所以，刀具的磨损是影响切削温度的重要因素。是影响切削温度的重要因素。刀具磨损对切削温度的影响刀具磨损对切削温度的影响 四、切削温度对切削变形的影响四、切削温度对切削变形的影响 对工件尺寸精度的影响：由于工件受热对工件尺寸精度的影响：由于工件受热膨胀，冷却后尺寸变小，切削时产生的膨胀，冷却后尺寸变小，切削时产生的热直接影响加工精度。热直接影响加工精度。对刀具材料的影响：对于硬质合金，适对刀具材料的影响：对于硬质合金，适当提高温度可提高韧性，提高刀具耐用当提高温度可提高韧性，提高刀具耐用度。度。刀具在切削过程中将逐渐产生磨损。当刀具磨刀具在切削过程中将逐渐产生磨损。当刀具磨损量达到一定程度时，可以明显地发现切削力损量达到一定程度时，可以明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，甚至产加大，切削温度上升，切屑颜色改变，甚至产生振动。同时，工件尺寸可能会超出公差范围，生振动。同时，工件尺寸可能会超出公差范围，已加工表面质量也明显恶化。此时