第单元金属切削基本知识.pptx

《第单元金属切削基本知识.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第单元金属切削基本知识.pptx（90页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1.1 切削运动和切削要素切削运动和加工中的工件表面切削运动图1-1切削运动和工件表面第1页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削运动和加工中的工件表面工件表面(1)已加工表面。已加工表面。(2)待加工表面。待加工表面。(3)过渡表面。过渡表面。第2页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削用量切削用量是表示主运动及进给运动参数的数量，是切削速度vc、进给量f和背吃刀量ap三者的总称。图1-2切削用量三要素第3页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削用量(3)背吃刀量(ap)。(2)进给量(f)。(1)切削速度(vc)。第4页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削

2、层1切削层参数图1-3纵车外圆切削层参数第5页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削层1切削层参数(1)切削层公称厚度(hD)。(3)切削层公称横截面积(AD)。(2)切削层公称宽度(bD)。第6页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削层2正切屑和倒切屑图1-6正切屑和倒切屑第7页/共90页1.1 切削运动和切削要素切削要素切削层3材料切除率Q材料切除率是指在特定瞬间，单位时间内被刀具切除的工件材料的体积。相当于切削层横截面积以vc值沿切削速度方向运动一个单位时间所包含的空间体积(单位；mm3)，它是反映切削效率高低的一个指标。其计算公式为(1-12)第8页/共90页1.2

3、 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的组成图1-7刀具切削部分的组成第9页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的组成(1)前面(A)。(2)主后面(A)。(3)副后面(A)。(4)主切削刃(S)。第10页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的组成(5)副切削刃(S)。(6)刀尖。第11页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的组成图1-8刀尖类型第12页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何

4、角度1度量角度的参考系(1)刀具静止参考系，刀具静止参考系，是用于定义刀具在是用于定义刀具在设计、制造、刃磨设计、制造、刃磨和测量时，刀具几和测量时，刀具几何参数的参考系。何参数的参考系。(2)刀具工作参考系，刀具工作参考系，是规定刀具进行切是规定刀具进行切削加工时几何参数削加工时几何参数的参考系。的参考系。第13页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度2刀具静止参考系(1)基面Pr。(2)切削平面Ps。第14页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度2刀具静止参考系(3)正交平面Po。(4)

5、法平面Pn。第15页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度2刀具静止参考系(5)假定工作平面Pf。(6)背平面Pp。第16页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度2刀具静止参考系图1-9刀具的静止参考系第17页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度2刀具静止参考系图1-10刀具静止参考系及其角度第18页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度3刀具的标准角度3)楔角(o)。1)前角(o)。2

6、)后角(o)。(1)在正交平面中测量的角度。o=90-(o+o)(1-13)第19页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度3刀具的标准角度3)刀尖角(r)。1)主偏角(r)。2)副偏角(r)。(2)在基面中测量的角度。r=180-(r+r)(1-14)第20页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度3刀具的标准角度处于最低点时，刀倾角为负值处于最低点时，刀倾角为负值(如图如图1-10所示所示的的S向视图向视图)。当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时，刃当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时，刃倾

7、角为正值；倾角为正值；(3)在切削平面中测量的角度。第21页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度3刀具的标准角度(4)法平面参考系中测量的角度。在法平面内测量的角度有法前角n、法后角n和法楔角n。对于某些大刃倾角刀具，为表明其刀齿强度，常要求标注法平面参考系中的角度。当s=0时，法平面与正交平面重合；当s0时，法平面与正交平面相夹s角。第22页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度3刀具的标准角度(5)在假定工作平面和背平面参考系中测量的角度。为了机械刃磨刀具或分析讨论问题的需要，常常要利

8、用在假定工作平面和背平面中测量的角度。在假定工作平面中测量的前角和后角分别称侧前角f和侧后角f，在背平面中测量的前角和后角分别称背前角p和背后角p。第23页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度4几种典型车刀的刀具角度标准(1)90外圆车刀。第24页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度4几种典型车刀的刀具角度标准(1)90外圆车刀。第25页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度4几种典型车刀的刀具角度标准(2)45端面车刀。第26页/共9

9、0页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度4几种典型车刀的刀具角度标准(3)切断刀。第27页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具切削部分的几何角度4几种典型车刀的刀具角度标准(4)车孔刀。第28页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作角度1刀具工作参考系及工作角度(1)刀具工作参考系。1)工作基面Pre。2)工作切削平面Pse。3)工作正交平面Poe。5)工作法平面Pne。4)工作平面Pfe。第29页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作

10、角度1刀具工作参考系及工作角度(2)刀具工作角度。1)工作前角oe。2)工作后角oe。3)工作侧前角fe。4)工作侧后角fe。第30页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作角度2进给运动对刀具工作角度的影响(1)横车外圆对工作角度的影响。第31页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作角度2进给运动对刀具工作角度的影响(2)纵车外圆对工作角度的影响。第32页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作角度2进给运动对刀具工作角度的影响(2)纵车外圆对工作角度的影响。第33页/共90页

11、1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具切削部分的几何形状和角度刀具的工作角度2进给运动对刀具工作角度的影响(2)纵车外圆对工作角度的影响。第34页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料应具备的性能(5)经济性。(1)高硬度和耐磨性。(2)足够的强度和韧性。(3)良好的耐热性和导热性。(4)良好的工艺性。第35页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料的种类与选用1高速钢(3)粉末冶金高速钢。(2)高性能高速钢。(1)通用型高速钢。第36页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料的种类与选用2硬质合金国际标准化组织(ANSI/ISO5132005)规

12、定，将切削加工用硬质合金分为三大类，分别用K、P、M表示。K类适用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，相当我国的YG类硬质合金，外包装用红色标志。P类适用于加工长切屑的黑色金属，相当于我国的YT类硬质合金，外包装用蓝色标志。M类适用于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，相当于我国的YW类硬质合金，外包装用黄色标志。第37页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料的种类与选用3其他刀具材料(3)立方氮化硼(CBN)。(2)金刚石。(1)陶瓷材料。第38页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料的种类与选用4刀具材料的表面涂层表面涂层可以提高刀具的硬度，降

13、表面涂层可以提高刀具的硬度，降低摩擦因数，使刀具磨损显著降低，低摩擦因数，使刀具磨损显著降低，可提高切削速度可提高切削速度30%50%。表面。表面经涂层的刀片广泛用于对各种钢料、经涂层的刀片广泛用于对各种钢料、铸铁的精加工和半精加工上或负荷铸铁的精加工和半精加工上或负荷较轻的粗加工上。较轻的粗加工上。第39页/共90页1.2 刀具角度及刀具材料选用刀具材料刀具材料的种类与选用5刀具材料刀体是刀具的夹持部位，承受着弯矩和扭矩的作用，因此，应具备足够的强度和刚度。通常选用普通碳钢或合金钢制作。第40页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削过程中的变形第41页/共90页1.3 金属切削

14、过程中的基本理论及规律切削过程中的变形第变形区的剪切变形图1-20第变形区金属的剪切滑移第42页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削过程中的变形第变形区的挤压摩擦和变形经第变形区剪切滑移而形成的切屑在沿前面流出过程中，靠近前面处的金属受到前面的挤压而产生剧烈摩擦，再次产生剪切变形，使切屑底层薄薄的一层金属流动滞缓。这一层滞缓流动的金属切削层称为滞流层。滞流层的变形程度比切屑上层大几倍到几十倍。第43页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削过程中的变形第变形区的变形第变形区的变形是指工件过渡表面和已加工表面金属层受到切削刃钝圆部分和后面的挤压、摩擦而产生塑性变形的区

15、域，它形成表层金属的纤维化和加工硬化，并产生一定的残余应力。第变形区的金属变形将影响工件的表面质量和使用性能。第44页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律积屑瘤与鳞刺积屑瘤图1-21积屑瘤第45页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律积屑瘤与鳞刺积屑瘤5)切削液。1)工件材料。2)切削速度。3)进给量。4)前角。影响积屑瘤的因素第46页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律积屑瘤与鳞刺鳞刺图1-22鳞刺现象第47页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律影响切削变形的因素1.3.3.1工件材料1.3.3.2刀具前角1.3.3.3切削速度1.3.3.4切削

16、厚度第48页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削力的来源及分解切屑、工件与刀具之间的摩擦力塑性变形抗力3个变形区内产生的弹性变形抗力第49页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削力的来源及分解图1-24作用在刀具上的力第50页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削力的来源及分解图1-25外圆车削时切削合力与分力第51页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削力的来源及分解(3)进给抗力进给抗力Ff。(2)背向力背向力Fp。(1)主切削力主切削力Fc。第52页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削

17、力的经验公式(1)指数公式。(1-22)第53页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削力的经验公式(2)用单位切削力计算切削力的公式。(1-23)(1-24)第54页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力切削功率切削过程中分别消耗的3个功率之和，通常用主切削力Fc消耗的功率Pc(单位：kW)来表示，即：(1-25)机床电动机功率消耗：(1-26)式中 机床传动效率，一般取0.750.85。第55页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削力影响切削力的主要因素：工件材料的影响。工件材料的影响。切削用量的影响。切削用量的影响。刀具几何角度的影响。刀具

18、几何角度的影响。刀具磨损的影响。刀具磨损的影响。4123切削液的影响。切削液的影响。5第56页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削热与切削温度切削热的产生与传散：(1)切削热的产生。(1-27)式中剪切区金属变形功转变的热；切屑与前面的摩擦功转变的热；已加工表面与后面的摩擦功转变的热。第57页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削热与切削温度切削热的产生与传散：(1)切削热的产生。图1-27切削热的来源与传散第58页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削热与切削温度切削热的产生与传散：(2)切削热的传散。(1-28)切削热传出的大致比例为：1)车削加

19、工时，(50%86%)，(40%10%)，(9%3%)，(1%)；2)钻削加工时，(28%)，(14.5%)，(52.5%)，(5%)。第59页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削热与切削温度切削温度的分布：图1-28切削温度的分布第60页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律切削热与切削温度影响切削温度的因素和变化规律：(4)切削液对切削切削液对切削温度的影响。温度的影响。(2)刀具几何参刀具几何参数对切削温度数对切削温度的影响。的影响。(1)切削用量对切削温度的影响。切削用量对切削温度的影响。(3)刀具磨损对切削温度的影响。刀具磨损对切削温度的影响。第61页/共9

20、0页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具磨损形式：1前面磨损2后面磨损3前面和后面同时磨损第62页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具磨损形式：图1-29刀具的正常磨损形式第63页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具磨损过程与磨钝标准：(1)初期磨损阶段(OA)。(2)正常磨损阶段(AB)。(3)急剧磨损阶段(BC)。1刀具磨损过程第64页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具磨损过程与磨钝标准：图1-30刀具磨损的典型曲线1刀具磨损过程第65页/共90页1.3 金属切削过程中的

21、基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具磨损过程与磨钝标准：表1-4车刀的磨钝标准2刀具的磨钝标准车刀类型车刀类型工件材料工件材料加工性质加工性质磨钝标准磨钝标准VB/mm高速钢高速钢硬质合金硬质合金外圆车刀、端面外圆车刀、端面车刀、镗刀车刀、镗刀碳钢、合金钢碳钢、合金钢粗车粗车1.52.01.01.4精车精车1.00.40.6灰铸铁、可锻铸灰铸铁、可锻铸铁铁粗车粗车2.03.00.81.0半精车半精车1.52.00.60.8耐热钢、不锈钢耐热钢、不锈钢粗、精车粗、精车1.01.0钛合金钛合金粗、半精车粗、半精车0.40.5淬硬钢淬硬钢精车精车0.81.0陶瓷车刀陶瓷车刀0.5第66页/共90页1.

22、3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具耐用度：1刀具耐用度概念刀具从刃磨后开始切削，一直到磨刀具从刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间切削时间T称为刀具的耐用度，单位称为刀具的耐用度，单位为为min。注意：刀具耐用度T不包括对刀、测量、快进、回程等非切削时间。第67页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具耐用度：2影响刀具耐用度的因素(1)切削用量。(2)刀具几何参数。(3)刀具材料。(4)工件材料。第68页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具耐用度：3刀具耐用

23、度的确定(1)复杂、高精度、多刃刀复杂、高精度、多刃刀具耐用度应比简单、低精具耐用度应比简单、低精度、单刃刀具耐用度高；度、单刃刀具耐用度高；(2)可转位刀具换刃、换刀片可转位刀具换刃、换刀片快捷方便，为保持刀刃锋利，快捷方便，为保持刀刃锋利，刀具耐用度可选得低一些；刀具耐用度可选得低一些；第69页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具耐用度：3刀具耐用度的确定(3)精加工刀具切削负荷小，精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应比粗加工刀刀具耐用度应比粗加工刀具耐用度高一些；具耐用度高一些；(4)精加工大件时，为避免中精加工大件时，为避免中途换刀，途换刀，T应高一些；应

24、高一些；第70页/共90页1.3 金属切削过程中的基本理论及规律刀具磨损和耐用度刀具耐用度：3刀具耐用度的确定(5)数控加工中的刀具耐用数控加工中的刀具耐用度应大于一个工作班，至度应大于一个工作班，至少应大于一个零件的切削少应大于一个零件的切削时间。时间。第71页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制切屑的种类：图1-31切屑类形第72页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制切屑的种类：1带状切屑带状切屑3粒状切屑粒状切屑2节状切屑节状切屑4崩碎切屑崩碎切屑第73页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制切屑的流向、卷曲和折断：1切屑的流向图

25、1-32切屑的流向第74页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制切屑的流向、卷曲和折断：2切屑的卷曲图1-33对切屑流向的影响第75页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制切屑的流向、卷曲和折断：2切屑的卷曲图1-34切屑的卷曲第76页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切屑的种类及其控制影响断屑的因素：1卷屑槽的尺寸参数2刀具角度3切削用量第77页/共90页1.4 金属切削条件合理选择金属材料的切削加工性金属材料切削加工性的概念：金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性。良好的金属切削加工性能是指刀具耐加工性

26、。良好的金属切削加工性能是指刀具耐用度较高或在一定耐用度下的切削速度用度较高或在一定耐用度下的切削速度vc较高。较高。切削力较小、切削温度较低，容易获得较好的切削力较小、切削温度较低，容易获得较好的表面质量和切屑形状容易控制或容易断屑。研表面质量和切屑形状容易控制或容易断屑。研究金属材料切削加工性的目的是为了寻找改善究金属材料切削加工性的目的是为了寻找改善技术材料切削加工性的用途。技术材料切削加工性的用途。第78页/共90页1.4 金属切削条件合理选择金属材料的切削加工性衡量金属材料切削加工性的指标：切削速度指标切削速度指标相对加工性相对加工性指标指标Kr第79页/共90页1.4 金属切削条件

27、合理选择金属材料的切削加工性改善金属材料切削加工性的途径：(2)调整材料的调整材料的化学成分。化学成分。(1)热处理方法。热处理方法。第80页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削用量的选择：(1)切削用量的选择原则。1)粗加工时切削用量的选择原则。2)精加工时切削用量的选择原则。第81页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削用量的选择：(2)切削用量的选择方法。1)背吃刀量背吃刀量ap的选择。的选择。3)切削速度切削速度vc的选择。的选择。2)进给量进给量f、每齿、每齿进给量进给量fz和进给和进给速度的选择。速度的选择。4)机床功率

28、的机床功率的校核。校核。第82页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削液及其选择：1切削液的作用(1)冷却作用。冷却作用。(2)润滑作用。润滑作用。第83页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削液及其选择：1切削液的作用(3)清洗作用。清洗作用。(4)防锈作用。防锈作用。第84页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削液及其选择：2切削液种类(3)切削油。(2)乳化液。(1)水溶液。第85页/共90页1.4 金属切削条件合理选择切削用量与切削液的合理选择切削液及其选择：3切削液的选用(3)根据工件材料的性能

29、选用切削油。(2)精加工时切削液的选用。(1)粗加工时切削液的选用。第86页/共90页习 题一、简答题1切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？2试说明车削的切削用量三要素(包括名称、定义、代号和单位)。3刀具切削部分的材料应具备哪些性能？4刀具材料表面涂层的作用是什么？5分析影响切削变形的因素？6切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损和刀具寿命之间存在什么关系？7什么是刀具磨钝标准？什么是刀具耐用度？影响刀具耐用度的因素有哪些？8前角的作用和选择原则是什么？9后角的作用和选择原则是什么？10主偏角的作用和选择原则是什么？11切削液的作用有哪些？：第87页/共90页习 题二、分析题1外圆车刀：r=90，r=35，o=8，o=o=10，s=-5，要求绘制刀具示意图并标注上述几何角度。2(1)45端面车刀：r=r=45，o=-5，o=o=6，s=-3；(2)内孔镗刀：r=75，r=15，o=10，o=o=10，s=10。要求绘制刀具示意图并标注上述几何角度。：第88页/共90页感谢您的关注！感谢您的关注！第89页/共90页感谢您的观看！第90页/共90页