金属切削原理与刀具ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2012-2013学年 春季学期我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物金属切削过程金属切削过程 金属切削过程的变形金属切削过程的变形 切削的类型及控制切削的类型及控制 切削力切削力 切削热和切削温度切削热和切削温度 刀具磨损和刀具寿命刀具磨损和刀具寿命我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错

2、：表里边有一个活的生物金属切削过程定义：金属切削过程定义： 刀具和工件相互作用形成切屑的过程。刀具和工件相互作用形成切屑的过程。目的：目的：使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。用要求。两个基本条件：两个基本条件：切削运动和刀具。切削运动和刀具。过程中的现象：过程中的现象：切削变形、切削力、切削热、积屑瘤、加工硬化和刀具磨损切削变形、切削力、切削热、积屑瘤、加工硬化和刀具磨损。意义：意义： 有助于切削加工技术的发展，保证加工质量，提高生产率和降低成本。有助于切削加工技术的发展，保证加工质量，提高生产率和降

3、低成本。 金属切削过程金属切削过程我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 FABOM45a）正挤压）正挤压FABOM45b）偏挤压）偏挤压OMFc）切削）切削 正挤压：金属材料受挤压时，最大正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成剪应力方向与作用力方向约成4545 偏挤压：金属材料一部分受挤压时，偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OBOB线以下金属由于母体阻碍，不能沿线以下金属由于母体阻碍，不能沿ABAB线滑移，而只能沿线滑移，而只能沿OMOM线滑移线滑移 切削：与偏挤压情况类似。弹

4、性变形切削：与偏挤压情况类似。弹性变形剪切应力增大，达到剪切应力增大，达到屈服点屈服点产生塑产生塑性变形性变形，沿，沿OMOM线滑移线滑移剪切应力与滑移剪切应力与滑移量继续增大，达到量继续增大，达到断裂强度断裂强度切屑与母切屑与母体脱离体脱离。切削的形成过程切削的形成过程金属切削过程中的变形金属切削过程中的变形我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物金属切削过程中的变形金属切削过程中的变形以塑性材料的切屑形成为例，以塑性材料的切屑形成为例，金属切削区可大致划分为：金属切削区可大致划分为： 三个变形区

5、三个变形区 第一变形区第一变形区 第二变形区第二变形区 第三变形区第三变形区我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物金属切削过程中的变形金属切削过程中的变形OA始滑移线始滑移线:塑性变形开始；塑性变形开始； OM终滑移线：金属晶粒的剪终滑移线：金属晶粒的剪切滑移基本完成，切滑移基本完成，成为切屑。金成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。于此区域。变形的主要特征：变形的主要特征： 剪切滑移变形剪切滑移变形 加工硬化加工硬化一般速度范围内一般速度范围内区宽度为区宽

6、度为0.020.2mm，速度越高，宽度越小，可看作，速度越高，宽度越小，可看作一个剪切平面一个剪切平面（1）第一变形区）第一变形区（剪切滑移区）（剪切滑移区）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物金属切削过程中的变形金属切削过程中的变形前刀面挤压与摩擦，前刀面挤压与摩擦， 金金属纤维化的二次变形。属纤维化的二次变形。 此变形区的变形是造成前此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。主要原因。（2）第二变形区）第二变形区（挤压摩擦区）（挤压摩擦区）我吓了一跳，蝎子是

7、多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物金属切削过程中的变形金属切削过程中的变形 （3）第三变形区第三变形区刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集中刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被切削层在此与工件本体材料分离而复杂，被切削层在此与工件本体材料分离（挤压摩擦回弹区）（挤压摩擦回弹区）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：=s剪切角金属切

8、削过程中的变形金属切削过程中的变形我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑的类型及控制切屑的类型及控制1 1）带状切屑）带状切屑产生条件：加工塑性金属，且产生条件：加工塑性金属，且切削厚度较小，切削速度较高、切削厚度较小，切削速度较高、刀具前角较大。刀具前角较大。优点：切削过程平稳，切削力波优点：切削过程平稳，切削力波动范围小，已加工表面粗糙度较动范围小，已加工表面粗糙度较小。小。缺点：容易缠绕刀具或工件，缺点：容易缠绕刀具或工件，影响加工过程。影响加工过程。带状切屑切屑的类型（从变形观点出发）

9、切屑的类型（从变形观点出发）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 2）挤裂）挤裂( (节状节状) )切屑切屑产生条件：加工塑性金属，在产生条件：加工塑性金属，在低速、切削厚度较大、刀具前低速、切削厚度较大、刀具前角较小角较小特点：切削过程不平稳，切削特点：切削过程不平稳，切削力有波动，已加工表面粗糙度力有波动，已加工表面粗糙度较大。较大。挤裂切屑切屑的类型及控制切屑的类型及控制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表

10、里边有一个活的生物3 3）单元）单元( (粒状粒状) )切屑切屑产生条件：加工塑性金属，切削产生条件：加工塑性金属，切削速度极低时，增大进给量，减小速度极低时，增大进给量，减小前角。前角。特点：切削过程不平稳，切削力特点：切削过程不平稳，切削力波动大，已加工表面粗糙度大。波动大，已加工表面粗糙度大。粒状切屑切屑的类型及控制切屑的类型及控制切塑性材料切塑性材料 带状切屑带状切屑 挤裂切屑挤裂切屑 单元切屑单元切屑 0v hD0 v hD0 v hD0v hD我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4

11、4）崩碎切屑）崩碎切屑 切脆性材料，工件材料越是脆硬、切脆性材料，工件材料越是脆硬、进给量越大则越容易产生这种切进给量越大则越容易产生这种切屑。材料所受应力超过了抗拉强屑。材料所受应力超过了抗拉强度。度。切削力的幅度小，但波动大，切削过程不平稳，易损坏刀具，切削力的幅度小，但波动大，切削过程不平稳，易损坏刀具，已加工表面粗糙。已加工表面粗糙。崩碎切屑切屑的类型及控制切屑的类型及控制减小切削厚度，使切屑成针状或片状，同时提高切削速度，减小切削厚度，使切屑成针状或片状，同时提高切削速度，以增加工件材料的塑性。以增加工件材料的塑性。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的

12、世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑的控制切屑的控制1 ）采用断屑槽）采用断屑槽对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。屑卷曲半径减小。切屑的类型及控制切屑的类型及控制切削加工中采用适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，切削加工中采用适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，形成形成“可接受可接受”的良好切屑。的良好切屑。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑的类型及控制切屑的类型及

13、控制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物增大刀具主偏角增大刀具主偏角 切削厚度变大，有切削厚度变大，有利于断屑。利于断屑。2 2）改变刀具角度）改变刀具角度减小刀具前角减小刀具前角 可使切屑变形加大，可使切屑变形加大，切屑易于折断。切屑易于折断。 刃倾角刃倾角 正值正值 切屑常卷曲后碰到后刀面折断切屑常卷曲后碰到后刀面折断 负值负值 切屑常卷曲后碰到已加工表面折断切屑常卷曲后碰到已加工表面折断 切屑的类型及控制切屑的类型及控制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世

14、界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3 3）调整切削用量）调整切削用量 即据实际条件适当选择切削用量。即据实际条件适当选择切削用量。 进给量进给量 切削厚度切削厚度 对断屑有利对断屑有利 加工表面粗糙度加工表面粗糙度 切削速度切削速度 切削变形切削变形 利于断屑利于断屑 切除效率切除效率 切屑的类型及控制切屑的类型及控制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 积屑瘤的成因积屑瘤的成因速度不高、切削塑性金属、形速度不高、切削塑性金属、形成带状切屑，刀具和切屑间的成带状切

15、屑，刀具和切屑间的压力和摩擦，使得切屑冷焊并压力和摩擦，使得切屑冷焊并层积在前刀面上，形成硬度很层积在前刀面上，形成硬度很高的一块剖面呈三角状的硬块，高的一块剖面呈三角状的硬块，其硬度是工件材料硬度的其硬度是工件材料硬度的23倍，能够代替刀刃进行切削，倍，能够代替刀刃进行切削，并以一定的频率生长和脱落。并以一定的频率生长和脱落。这硬块称为积屑瘤。这硬块称为积屑瘤。1 1）积屑瘤的形成）积屑瘤的形成积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）工件材料的性质）工

16、件材料的性质塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；切削区的温度和压力很低时，不会产生积屑瘤；切削区切削区的温度和压力很低时，不会产生积屑瘤；切削区的温度太高时，由于材料变软，也不会产生积屑瘤。的温度太高时，由于材料变软，也不会产生积屑瘤。2 2）积屑瘤的成因）积屑瘤的成因（2）切削区的温度分布和压力分布有关。）切削区的温度分布和压力分布有关。（3）刀具前角）刀具前角 增大刀具前角可以有效抑制积屑瘤的形成。增大刀具前角可以有效抑制积屑瘤的形成。（4）冷却润滑条件）冷却润滑条件 加注切削液可以有效抑制积屑瘤的形成。加注切削液可以有效抑制积屑瘤的形成

17、。积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（5） 切削速度切削速度 积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响（1）增大刀具前角）增大刀具前角 减小了切屑变形，降低切削力，减小了切屑变形，降低切削力，使切削过程容易进行。使切削过程容易进行。（2）增大切削厚度）增大切削厚度 h hD D的变

18、化导致切削厚度的变的变化导致切削厚度的变化，从而导致切削力的波动和影化，从而导致切削力的波动和影响加工质量。响加工质量。3 3）积屑瘤对切削过程的影响）积屑瘤对切削过程的影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响（3）增大已加工表面粗糙度）增大已加工表面粗糙度 积屑瘤伸出切削刃外的部分积屑瘤伸出切削刃外的部分高低不平，外形极不规则，增高低不平，外形极不规则，增大了已加工表面的粗糙度，降大了已加工表面的粗糙度，降低了表面加工质量。低了表面加工质量。（4）对刀具

19、寿命的影响）对刀具寿命的影响 积屑瘤积屑瘤 如生长稳定，起到了保护了刀具，提高了刀具的使如生长稳定，起到了保护了刀具，提高了刀具的使用寿命的作用；如频繁脱落，则加剧了刀具的磨损，降低了用寿命的作用；如频繁脱落，则加剧了刀具的磨损，降低了刀具的使用寿命。刀具的使用寿命。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。在积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。在粗加工时，可充分利用积屑瘤粗加工时，可充分利用积屑瘤, ,精加工时必须防止积屑瘤的产精

20、加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：生，可采取的控制措施有： （2 2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。与刀具前刀面间的摩擦。（1 1）合理选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。）合理选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。 （3 3）增大刀具前角，减小刀具前）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。刀面与切屑之间的压力。（4 4）降低工材塑性，适当提高）降低工材塑性，适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾工件材料硬度，减小加工硬化倾向。向。4 4）控制措施）控制措施（5 5）

21、减小进给量。）减小进给量。积屑瘤的形成及其影响积屑瘤的形成及其影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l l）克服切削层材料和工）克服切削层材料和工件表面层材料对弹性变形件表面层材料对弹性变形的抗力；的抗力；2 2）克服塑性变形的抗力；）克服塑性变形的抗力；切削力来源于以下三个方面：切削力来源于以下三个方面：1 1）切削力）切削力3 3）克服刀具与切屑、刀）克服刀具与切屑、刀具与工件表面间摩擦阻力具与工件表面间摩擦阻力所需的力；所需的力；切削过程受力分析切削过程受力分析我吓了一跳，蝎子是多么丑恶

22、和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解F 切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff进给力2 2）切削合力及分解）切削合力及分解 切削合力及分解切削合力及分解 22222NCPfFcFFFFF我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑的受力分析切屑的受力分析sinDssAFA前刀面：前刀面： 法向力法向力 F Fn n 摩擦力摩擦力 F Ff f剪切面：剪切面： 正压力正压力 F

23、 Fnsns 剪切力剪切力 F Fs s切屑形成力切屑形成力 F F第一步：受力分析第一步：受力分析我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物sinDssAFAcos()soFF切屑的受力分析切屑的受力分析 剪切角剪切角 摩擦角摩擦角 第二步：角度分析第二步：角度分析我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物cos()cos()sin cos()cDoooAFF sin()sin()sin cos()pDoo

24、oAFF tan()/opcFFtan切屑的受力分析切屑的受力分析cos()sin cos()sDooFAF 第三步：分力计算第三步：分力计算我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑变形过程切屑变形过程被切削金属层好比一叠被切削金属层好比一叠卡片，刀具进行切削时卡片，刀具进行切削时，卡片之间发生滑移。，卡片之间发生滑移。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽

25、度基本不变。可用切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层的变形程度。其表示切削层的变形程度。lchhDhchlC 切屑与切削层尺寸切屑与切削层尺寸厚度变形系数厚度变形系数Dchhhh长度变形系数长度变形系数CLchll1. 变形系数变形系数切屑变形程度切屑变形程度我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑变形程度切屑变形程度相对滑移模型：相对滑移模型：平行四边形平行四边形OHNMOHNM发生剪切发生剪切变形后，变为平行四边形变形后，变为平行四边形OGPMOGPM，其相

26、对滑移，其相对滑移cottan()osNPNKKPyM KM K2 2相对滑移相对滑移00cossincos()或我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑变形程度切屑变形程度3剪切角剪切角4o （1）根据材料力学平面应力状态理论）根据材料力学平面应力状态理论 主应力与切应力主应力与切应力 45 F Fs4-o （2）根据合力学最小理论：）根据合力学最小理论： cos()sincos()sDooFAF422o我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到

27、愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切屑变形程度切屑变形程度 分析上式可知：分析上式可知： 1）前角增大时，剪切角随之增大，变形减小前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这。这表明，在保证切削刃强度的前提下，增大刀具前角可表明，在保证切削刃强度的前提下，增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。减少切削变形，对改善切削过程有利。 2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、采用润滑性能好的切削液可以减提高刀具刃磨质量、采用润滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利于改善切削过小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有

28、利于改善切削过程。程。4o422o我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物影响切屑因素影响切屑因素1 1工件材料的影响工件材料的影响2 刀具前角的影响刀具前角的影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物影响切屑因素影响切屑因素3切削速度的影响切削速度的影响A段：段： 积屑瘤随着切削速度的增大逐积屑瘤随着切削速度的增大逐渐形成，前角逐渐增大，所以变渐形成，前角逐渐增大，所以变形系数减小。形系数减小。 积屑

29、瘤消失，随着积屑瘤消失，随着vc的增大，切削温度增高，使切屑底层材料的剪的增大，切削温度增高，使切屑底层材料的剪切屈服强度切屈服强度ss下降，导致前刀面摩擦系数下降，导致前刀面摩擦系数减小，摩擦角随之减小，减小，摩擦角随之减小，剪切角增大，故变形系数减小。剪切角增大，故变形系数减小。C段：段： 切削塑性金属时切削塑性金属时vc是通过积屑瘤的生长消失过程影响切削变形大小的。是通过积屑瘤的生长消失过程影响切削变形大小的。切削铸铁等脆性金属时，一般不产生积屑瘤。随着切削速度增大，变形系数切削铸铁等脆性金属时，一般不产生积屑瘤。随着切削速度增大，变形系数 逐渐地减小。逐渐地减小。B段：段： 积屑瘤随着

30、积屑瘤随着vc的增大逐渐消失，前的增大逐渐消失，前角逐渐减小，所以变形系数增大。角逐渐减小，所以变形系数增大。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物影响切屑因素影响切屑因素4 4切削层公称厚度的影响切削层公称厚度的影响5 5刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物l l）克服切削层材料和工）克服切削层材料和工件表面层材料对弹性变形件表面层材料对弹性变形的抗力；的抗力；

31、2 2）克服塑性变形的抗力；）克服塑性变形的抗力；切削力来源于以下三个方面：切削力来源于以下三个方面：1 1）切削力）切削力切削力、切削合力与分力、切削功率切削力、切削合力与分力、切削功率3 3）克服刀具与切屑、刀）克服刀具与切屑、刀具与工件表面间摩擦阻力具与工件表面间摩擦阻力所需的力；所需的力；切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解F 切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff进给力2 2）切削合力及分解）切削合力及分解 切削力切削力2

32、2222NCPfFcFFFFF我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物主偏角主偏角Kr的大小影响的大小影响 Fp 和和 Ff 的配置。当工艺系统刚性较的配置。当工艺系统刚性较差时，应尽可能使用大的主偏角刀具进行切削。差时，应尽可能使用大的主偏角刀具进行切削。根据实验，当根据实验，当Kr =45, s= 0, o 15，F c、F p和和F f有以有以下近似关系：下近似关系： F p =（0.150.7） F c F f = （0.10.6） F c可以得到：可以得到： Fp.f=（1.021.36）

33、 F c三者会随着刀具材料、刀具几何参数、切削用量、工件材三者会随着刀具材料、刀具几何参数、切削用量、工件材料、刀具磨损情况而在较大范围内变化。料、刀具磨损情况而在较大范围内变化。切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 3 3）切削功率）切削功率式中式中 Fc 主切削力主切削力（N）；）； v 主运动速度主运动速度（m/s）。）。 4 4）机床电机功率）机床电机功率式中式中 机床传动效率，通常机床传动效率，通常= 0.750.85 ()cEPPKW3310101000ccwfccCvF

34、fnFvFP只有前者只有前者1%2%切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5 5）切削力的测量及切削力经验公式）切削力的测量及切削力经验公式目前常用的测力仪有电目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测阻式测力仪和压电式测力仪。力仪。2 2切削力的经验公式切削力的经验公式1 1切削力的理论公式切削力的理论公式 切削过程非常复杂，理论模型还存在较大缺点，计算结切削过程非常复杂，理论模型还存在较大缺点，计算结果与实验结果不能很好的吻合。果与实验结果不能很好的吻合。（1）切削力的测量）切削力的

35、测量切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2 2）切削力的经验公式的建立（详参冯之敬书）切削力的经验公式的建立（详参冯之敬书）FcFcFpFpFfFfCFcPPFpPFFfPyxyxyxfC aFfC aFfC aF测量仪测出切削力后，再将实验数测量仪测出切削力后，再将实验数据用图解法、线性回归等进行处理，据用图解法、线性回归等进行处理，其实质就是测定其实质就是测定 FC、 FP、 Ff后，后，如何确定如何确定3个系数和个系数和6个指数。个指数。切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶

36、和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物图解法图解法 FcpFcCaPCfxyC aFfCFloglogloglogloglogpCaPCfFcFcFCxaFCyfFcFcCFcPyxfC aF切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物FeFeFeFpFpFpFfFfFfCFeFcPCPFpFpPCFFfFfPCyxnyxnyxnfC avFKfCavFKfC avFK（3 3）切削力经验公式应用）切削力经验公式应用(

37、(指数公式指数公式) )与实验条件不符的要考虑修正系数，切削力的获得是通过查与实验条件不符的要考虑修正系数，切削力的获得是通过查表所得，是建立在表所得，是建立在前人实验的基础前人实验的基础之上。之上。式中式中 C CFc Fc , C, CFp Fp , C, CFfFf 与工件、刀具材料有关系数；与工件、刀具材料有关系数； x xFc Fc , x, xFp Fp , x, xFfFf 切削深度对切削力影响指数；切削深度对切削力影响指数； y yFc Fc , y, yFp Fp , y, yFfFf 进给量对切削力影响指数；进给量对切削力影响指数； n nFc Fc , n, nFp Fp

38、 , n, nFfFf 切削速度切削速度对切削力影响指数；对切削力影响指数； K KFc Fc , K, KFp Fp , K, KFfFf 考虑刀具几何参数、刀具磨损等因素影响考虑刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。的修正系数。切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物6 6）单位切削力的概念）单位切削力的概念CCCCDPDDfFFFKah bA用用kc（Nmm2）表示：）表示：切削力切削力7 7）单位切削功率的概念）单位切削功率的概念zcSQPP Qz单位时间内金属切除量（mm

39、3/s）f1000vaQpz3pczc10fvaKvFP6cs10KP我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物强度、硬度越高，强度、硬度越高，塑性、韧性越大，塑性、韧性越大，切屑变形略小，总切削力越大。切屑变形略小，总切削力越大。 8 8）影响切削力的因素）影响切削力的因素1 1工件材料的影响工件材料的影响2 2切削用量的影响切削用量的影响1）背吃刀量和进给量）背吃刀量和进给量反映在经验公式中，反映在经验公式中，ap的指数近似为的指数近似为1，而，而f的指数为的指数为0.750.9，从切，从切削力和

40、切削功率的角度考虑，切削面积相同，加大削力和切削功率的角度考虑，切削面积相同，加大f比加大比加大ap有利。有利。fAD成正比成正比，但，但 kc略略减小，减小， 变形系数减小，变形系数减小， 切削力增加但与切削力增加但与f 不成正比。不成正比。 apAD成正比成正比， kc不变，不变， 变形系数不变，变形系数不变， 切削力成正比增加；切削力成正比增加； 切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切削力切削力切削力切削力（1）在积屑瘤增长阶段）在积屑瘤增长阶段 随随v 积屑瘤高度积屑瘤高度

41、变形程度变形程度，F （2） 在积屑瘤减小阶段在积屑瘤减小阶段 v 变形程度变形程度，F （3） 在无积屑瘤阶段在无积屑瘤阶段 随随v ，温度升高，摩擦系，温度升高，摩擦系数数变形程度变形程度 F 2 2）切削速度）切削速度塑性材料塑性材料我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切削力切削力切削力切削力切削速度对切削力没有显著影切削速度对切削力没有显著影响。响。脆性材料：脆性材料：在生产实践中，尽可能采用高在生产实践中，尽可能采用高速切削，既能提高生产效率，速切削，既能提高生产效率，又能减小切削力。

42、又能减小切削力。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切削力切削力3 3刀具几何参数的影响刀具几何参数的影响 （1 1）前角）前角0 0增大前角增大前角o ，可以减小切，可以减小切削变形，减小变形抗力，切削变形，减小变形抗力，切削力减小。削力减小。塑性材料塑性材料0 0 变形程度变形程度F F脆性材料脆性材料切削变形很小，切削变形很小，0 0对对 F F 影响不影响不显著；显著；我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里

43、边有一个活的生物（2 2）主偏角）主偏角K Kr ra.a.r r对对F Fc c影响较小，影响较小， 影响程度不超过影响程度不超过10%10%；r r在在60607575之间时，之间时，F Fc c最小。最小。b.r r对对F Fp p、 F Ff f影响较大影响较大 F Fp p F FD D coscosr r F Ff f F FD D sinsinr r F Fp p随随r r 增大而减小，增大而减小， F Ff f随随r r 增大而增大增大而增大切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一

44、个活的生物（3 3）刃倾角）刃倾角s sa. a. s s对对F Fc c影响很小影响很小b. s s对对F Fp p、 F Ff f影响较大影响较大 F Fp p随随s s增大而减小，增大而减小， F Ff f随随s s增大而增大增大而增大切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4 4）负倒棱）负倒棱1rbb b1 1 与与f f 之比增大之比增大, ,切削力随之增大。切削力随之增大。 当切钢当切钢b b11/ /f f 55或或 切铸铁切铸铁b b11/ /f f 33时，时， 切削

45、力趋于稳定，接近于负前角的状态。切削力趋于稳定，接近于负前角的状态。切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5 5）过渡圆弧刃半径）过渡圆弧刃半径r r增大相当于增大相当于r r减小的影响减小的影响（1 1）r r对对F Fc c影响很小影响很小（2 2）F Fp p随随 r r增大而增大；增大而增大；F Ff f随随 r r增大而减小增大而减小（ r Fp，Ff） 切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没

46、有错：表里边有一个活的生物4 4刀具磨损刀具磨损后刀面平均磨损带宽度后刀面平均磨损带宽度VBVB越大，越大，摩擦越强烈，切削力也越大。摩擦越强烈，切削力也越大。VBVB对背向力对背向力F Fp p影响最显著影响最显著 5 5切削液切削液以润滑为主的切削液能减小切以润滑为主的切削液能减小切削力。以冷却为主的对切削力削力。以冷却为主的对切削力的影响不大。的影响不大。 6 6刀具材料刀具材料亲合力和摩擦系数；切削条件完全相同的情况下：亲合力和摩擦系数；切削条件完全相同的情况下： 立方氮化硼立方氮化硼陶瓷陶瓷涂层涂层硬质合金硬质合金高速钢高速钢 切削力切削力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什

47、么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物切削热的产生与传导切削热的产生与传导切削热的来源切削热的来源1)1)切削层金属发生弹性变形和塑性变形切削层金属发生弹性变形和塑性变形所消耗的能量（三个区）；所消耗的能量（三个区）；2)2)切屑与前刀面、工件与后刀面间产生切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的的摩擦热摩擦热。塑性材料？塑性材料？脆性材料？脆性材料？工件工件切屑切屑刀具刀具 切削热的来源与传出切削热的来源与传出切削热和切削温度切削热和切削温度切削热是切削过程中的重要物理现象。切削热是切削过程中的重要物理现象。切削所消耗的能量切削所消耗的能量=形

48、成新表面和以晶格扭曲等形式的潜藏能形成新表面和以晶格扭曲等形式的潜藏能（1-2%）+热能（热能（98-99%）切削温度升高会影响？切削温度升高会影响？（变形（变形+ +摩擦）摩擦）（后面摩擦为主）（后面摩擦为主）（摩擦因素、积屑瘤、刀具磨损、加工精度、加工表面）（摩擦因素、积屑瘤、刀具磨损、加工精度、加工表面）我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物单位时间产生的切削热：单位时间产生的切削热： Q= = Fcvc = CFz ap xFz f yFz v（nFZ+1） KFz工件切屑刀具 切削热的来

49、源与传出热的传导及其影响因素热的传导及其影响因素1）工件材料的导热系数）工件材料的导热系数2）刀具材料的导热系数）刀具材料的导热系数3）周围介质）周围介质切削热和切削温度切削热和切削温度切削用量切削用量ap 基本成正比例影响，切削速度基本成正比例影响，切削速度v 或或 进给量进给量f等等因素对切削热影响因素对切削热影响=对切削力影响对切削力影响 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物不同的加工方法其切削热由切屑、工件、刀具和介质传出的比不同的加工方法其切削热由切屑、工件、刀具和介质传出的比例不同。

50、例不同。导热率高，热量容易传出，切削温度随之降低，刀具不易磨损，导热率高，热量容易传出，切削温度随之降低，刀具不易磨损，有利于提高刀具寿命。有利于提高刀具寿命。切削热和切削温度切削热和切削温度我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物加工方法加工方法切屑切屑工件工件刀具刀具车削车削50-86%3-9%10-40%钻削钻削28%52.5%14.5%铣削铣削70%50%15%磨削磨削4%80%12%切削热和切削温度切削热和切削温度切屑与刀具接触时间长短也切屑与刀具接触时间长短也影响刀具切削温度。影响刀具切