金属切削原理和刀具教学下载省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、金属切削原理与刀具教学课件下金属切削原理与刀具教学课件下载载-样章样章.ppt第三章金属切削基本理论第三章金属切削基本理论切削变形切削变形切削力切削力切削温度切削温度刀具磨损与刀具耐用度刀具磨损与刀具耐用度第1页3-1 切削变形切削变形一、切屑基本形态一、切屑基本形态 1 1、带状切屑、带状切屑 2 2、节状切屑、节状切屑 3 3、粒状切屑、粒状切屑 4 4、崩碎切屑、崩碎切屑 第2页二、切屑于已加工二、切屑于已加工 表面形成表面形成 第3页切削变形过程示意图切削变形过程示意图工工 件件刀 具第4页金属切削过程大致划分出三个变区金属切削过程大致划分出三个变区 第第一一变变形形区区 第5页第6页
2、 第二变形区摩擦特征第二变形区摩擦特征塑性金属切削层材料经第一变形区后验前面排出。这是因为受前面挤压和摩擦深入加剧变形,在靠近前面处形成第二变形区即摩擦区摩擦区。摩摩擦擦区区特特征征:使切屑底层靠近前面处纤维化,流动速度减缓,甚至会停滞在前刀面上(实质上就是滞留层);切屑弯曲,有摩擦而产生热量使切屑与刀具接触面温度升高等。滞滞留留层层特特点点:滞留层变形程度要比上层猛烈,约几倍到几十倍,厚度普通约占切屑厚度1/81/9。第7页积屑瘤或刀瘤 在切削速度不高而又能形成连续性在切削速度不高而又能形成连续性切屑情况下,加工普通钢料或其它切屑情况下,加工普通钢料或其它塑性材料时,经常在刀具前面处粘塑性材
3、料时,经常在刀具前面处粘着一块剖面常呈三角状硬块。它硬着一块剖面常呈三角状硬块。它硬度很高,通常是工件材料度很高,通常是工件材料2 23 3倍,倍,在处于比较稳定状态时,能够代替在处于比较稳定状态时,能够代替刀刃进行切削。刀刃进行切削。第8页积屑瘤或刀瘤大小和形状第9页第三变形区第三变形区第三变形区与加工表面形成关系更为亲密。第三变形区与加工表面形成关系更为亲密。在第三变形区里,后刀面施加法向力在第三变形区里,后刀面施加法向力F FNN和摩接力和摩接力F F 于于工件。法向力工件。法向力F FNN使工件产生径向塑性变形和弹性变形。摩使工件产生径向塑性变形和弹性变形。摩擦力擦力F F 使加工表面
4、产生切向塑性变形和弹性变形。使加工表面产生切向塑性变形和弹性变形。残余应力残余应力:因为受到工艺过程影响,在没有外力作用情况:因为受到工艺过程影响,在没有外力作用情况下,在零件内部所残余应力。因为外力为零,所以零件内下,在零件内部所残余应力。因为外力为零,所以零件内各部分残余应力,必须彼此保持平衡。各部分残余应力,必须彼此保持平衡。工件表层加工硬化成因工件表层加工硬化成因是表层金属在形成已加工表面过程是表层金属在形成已加工表面过程中经受强烈塑性变形。中经受强烈塑性变形。第10页3-2 切削力切削力一、切削力起源一、切削力起源切削力起源有两方面:一是切削层金属、切屑和切削力起源有两方面:一是切削
5、层金属、切屑和工件表面层金属弹性变形、塑性变形所产生抗工件表面层金属弹性变形、塑性变形所产生抗力;二是刀具与切屑、工件表面间摩擦阻力。力;二是刀具与切屑、工件表面间摩擦阻力。第11页第12页二、切削力分解二、切削力分解第13页三、切削力试验指数公式三、切削力试验指数公式 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对应修正系数第14页四、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是单位切削面积上主切削力。切削功率切削功率是各切削分力消耗功率总和。PcFcVc10-3(kW)机床电动机功率机床电动机功率P PE E:依据切削功率选择机床电动机,还
6、要考虑机床传动效率。第15页五、五、影响切削力原因影响切削力原因工件材料工件材料:被加工工件材料强度、硬度越高,切削力被加工工件材料强度、硬度越高,切削力增大。强度相近材料,如其塑性(伸长率)较大,切增大。强度相近材料,如其塑性(伸长率)较大,切削力增大。切削脆性材料时,其切削力普通低于塑性削力增大。切削脆性材料时,其切削力普通低于塑性材料。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,但二者加大,均使切削力增大,但二者影响程度不一样。影响程度不一样。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,切削力普通伴随切削速度增大
7、而减小。力普通伴随切削速度增大而减小。第16页刀具几何参数刀具几何参数1前角前角。:前角加大,被切金属切削力显著下降。前角加大,被切金属切削力显著下降。2负倒棱负倒棱:在尖锐切削刃上磨出适当宽度负倒棱,能够提升刀具使用寿命但将在尖锐切削刃上磨出适当宽度负倒棱,能够提升刀具使用寿命但将使被切金属变形加大,使切削力有所增加。使被切金属变形加大,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。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 r606
8、0750750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变动范围不大,不论减小或增大,都在变动范围不大,不论减小或增大,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。加大。4刃倾角刃倾角 :刃倾角改变时刃倾角改变时,将改变协力,将改变协力F方向,因而影响各分力大小。刃倾角方向,因而影响各分力大小。刃倾角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 在普通切削加工中,刀尖圆弧半径在普
9、通切削加工中,刀尖圆弧半径r对对Fp、Ff影响较大,对影响较大,对Fc 影响较小。影响较小。第17页刀具磨损刀具磨损:后刀面磨损后,切削力加大。切削液:切削液:以冷却作用为主水溶液对切削力影响很小。而润滑作用强切削油能够显著降低切削力。刀具材料:刀具材料:刀具材料不是硬削切削主要原因。但因为不一样刀具材料与工件材料之间摩擦系数不一样,所以对切削力也有一些影响。第18页前角对切削力影响前角对切削力影响第19页3-3 切削温度切削温度一、切削热起源一、切削热起源:在刀具切削作用下,切削层金属发:在刀具切削作用下,切削层金属发生弹性变形和塑性变形,这是切削热一个起源。同时,生弹性变形和塑性变形,这是
10、切削热一个起源。同时,切屑与前刀面,工件与后刀面间消耗摩擦功,也将转切屑与前刀面,工件与后刀面间消耗摩擦功,也将转化为热能,这是切削热又一个起源。化为热能,这是切削热又一个起源。Q=FcVc切削热由切屑、工件、刀具以及周围介质传导出去。影切削热由切屑、工件、刀具以及周围介质传导出去。影响热传导主要原因是工件和刀具材料导热系数以及周围响热传导主要原因是工件和刀具材料导热系数以及周围介质情况。介质情况。第20页二、切削温度二、切削温度 切削温度普通指切屑与前面接触区切削温度普通指切屑与前面接触区域平均温度。域平均温度。第21页三、三、影响切削温度主要原因影响切削温度主要原因工件材料对切削温度影响工
11、件材料对切削温度影响(1)(1)工件材料硬度和强度越高,切削时所消耗功就越多,工件材料硬度和强度越高,切削时所消耗功就越多,产生切削热也多,切削温度就越高。产生切削热也多,切削温度就越高。(2)(2)合金结构钢强度普遍高于合金结构钢强度普遍高于4545钢,而导热系数又普通均钢,而导热系数又普通均低于低于4545钢。所以切削合金结构钢时切削温度普通均高钢。所以切削合金结构钢时切削温度普通均高于切削于切削4545钢时切削温度钢时切削温度 (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
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