切削过程基本规律PPT课件
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❖ （1）车削加工 切屑，50％～86％；刀具，10 ％～40％；工件，3％～9％；空气，1％。切削速 度越高，切削厚度越大，切屑传出的热量越多。
❖ （2）钻削加工 切屑，28％；刀具，14.5％；工件， 52.5％；空气5％。
切削温度的分布
❖ （1）切削最高温度并不在刀刃， 而是离刀刃有一定距离。对于 45钢，约在离刀刃1㎜处前刀面 的温度最高。
❖ 金属切削层的塑性变形产生的热量最大， 即主要在剪切面区产生。
❖ 切削热量的近似计算公式：
❖
Q ＝ Fc υc（J/s）
实际上是切削力所做的功。
❖ 其中：切削力Fc （N），切削主运动速 度υc （m/s）。
切削产生的热量在各种介质中传送的比例
❖ 切削产生的热量主要由切屑、刀具、工件和周围介 质（空气或切削液）传出，如不考虑切削液，则各 种介质的比例参考如下：
❖ （3）刀具几何参数 ❖ ①、刀具前角
❖ ②、刀具主偏角κr和刀尖圆弧半径 ❖ ③、刀具刃倾角λs ❖ （4Hale Waihona Puke Baidu刀具材料与切削液
（1）工件材料
❖ 一般材料的强度愈高，硬度越大，加工硬化 性越强，塑性变形越大，加工此材料所需的 切削力也越大。
❖ 有多种因素影响时，综合考虑。如奥氏体不 锈钢，虽然强度、硬度低，但加工硬化能力 大，因此切削力也较大。铜、铝塑性变形大， 但加工硬化小，切削力较低。
产效率，一般采用提高进给量而不是背吃刀 量的措施。
切削速度对切削力的影响
❖ 积屑瘤产生阶段，由 325
于刀具实际前角增大，
切削力减小。
300
切削力 F (9.8N) c
❖ 在积屑瘤消失阶段， 275 切削力逐渐增大，
❖ 积屑瘤消失时，切削 250 力 又开Fc达始到减最小大。，以后
❖ （与对变形系数的影 响一样，都有马鞍形 变化。）
40 80 120 160 200 切 削 速 度υ c(m /m in)
（3）刀具几何参数
❖ 前增角 大γ而O减：小对。切这削是力因影为响前最角大的。增切大削，力切随削着变前形角与的 摩擦力减小，切削力相应减小。
❖ 刀具主偏角κr ： ① 对最用切 小 较削 ， 多力 因 。此Fc的，影主响偏不角大κr ，＝κ7r5＝o 的60车o～刀7在5生o 产时中，应Fc ② 背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。 ③ 进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。
❖ ①概念：
❖ 单位切削力指单位切削面积上的切削力。
❖ ❖ ❖
公式： K式c中=，AFFDcc切=削力a Fp （c f（NN）/㎜，2）
❖ AD切削面积（㎜2），
❖ ap背吃刀量(㎜)，f进给量（㎜/r）。
❖ Kc可以查表。
❖ ３.影响切削力的因素 ❖ （1）工件材料 ❖ （2）切削用量 ❖ ①、背吃刀量ap与进给量f影响 ❖ ②、切削速度
❖
Pc ＝ Fc υc ×10-3KW
❖ ２.切削力的计算： ❖ （1）指数公式 ❖ 指数公式应用较广，它的形式如下：
❖ 上式中，C F c 、C F p 、C F f 为被加工金属的切 削条件系数， K F c 、KF p 、KF f 为当加工条件
与经验公式条件不同时的修正系数。
❖ （2）单位切削力公式
（2）切削用量
❖ 背吃刀量ap与进给量 f 影响
❖ 因 进为 给切 量削f 的面增积大A都D＝将a增p 大f ，切所削以面背积吃。刀切量削a面p与
积的增大将使变形力和摩擦力增大，切削力 也将增大，但两者对切削力影响不同。
❖ 由于进给量 f 的增大会减小切削层的变形，
所以背吃刀量ap对切削力的影响比进给量f大。 ❖ 在生产中，如机床消耗功率相等，为提高生
④ 刀尖圆弧半径增大，切削变形增大，切削力也增 大。相当于κr减小对切削力影响。
（4）刀具材料与切削液
❖ 刀具材料影响到它与被加工材料摩擦力的变 化，因此影响切削力的变化。同样的切削条 件，陶瓷刀切削力最小，硬质合金次之，高 速钢刀具切削力最大。
❖ 切削液的正确应用，可以降低摩擦力，减小 切削力。
切削力的产生
❖ （2）切削合力及分力
❖
F ＝ r
Fc2 FD2
❖
FD ＝
F
2 p
F
2 f
❖ 合力Fr ＝ Fc2 Fp2 Ff2
❖ Ff ——进给力
❖ FP ——背向力
❖ Fc ——切削力
切削合力及分解
❖ FD为总合力在切削层尺寸平面上的投影
❖ （3）切削功率
概念：
❖ 切削过程中所消耗的功率称为切削功率Pc。
❖
θ ＝ 140～170a f v
❖
硬质合金刀具0p(.0加8 0工.1 0材.2 0料.3 405.35钢 0.)45：
2.2.2 切削热与切削温度
❖ １.切削热的产生与传导 ❖ 切削热产生的原因: ❖ ①、在金属切削过程中，切削层发生弹性与塑
性变形
❖ ②、切屑、工件与刀具的摩擦也产生了大量的 热量。
❖ 切削热产生的区域： ❖ ①、剪切面， ❖ ②、切屑与刀具前刀面的接触区， ❖ ③、刀具后刀面与工件过渡表面接触区。
2.2 切削过程的基本规律
2.2.1 切削力
❖ 1. 切削力分析及切削功率 ❖ （1）切削力的产生 ❖ ①、切削力的概念： ❖ 刀具在切削过程中克服加工阻力
所需的力。
②、切削力的产生
❖ A、克服被加工材料对 弹性变形的抗力
❖ B、克服被加工材料对 塑性变形的抗力
❖ C、克服切屑对刀具前 刀面的摩擦力和刀具后 刀面对过渡表面和已加 工表面间的摩擦力。
❖ （2）后刀面温度的分布与前刀 面类似，最高温度也在切削刃 附近，不过比前刀面的温度低。
❖ （3）终剪切面后，沿切屑流出 的垂直方向温度变化较大，越 靠近刀面，温度越高，这说明 切屑在刀面附近被摩擦升温， 而且切屑在前刀面的摩擦热集 中在切屑底层。
影响切削温度的因素
（1）切削用量
❖ 经验公式：高速钢刀具(加工材料45钢)：
❖ 背向力FP在力的方向无位移，不做功，因此切削
功率为进给力Ff与切削力Fc所做的功。 ❖ 根据功率公式切削功率：
❖ Pc ＝ （ Fc υc ＋ Ff nf /1000）×10-3KW ❖ 式Ff进中给，力F（c切N削）力，（n工N）件，转速υc（切r削/s速）度，（f进m给/m量in），
（㎜）
❖ 由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不 计，因此功率公式可简化为 ：
❖ （2）钻削加工 切屑，28％；刀具，14.5％；工件， 52.5％；空气5％。
切削温度的分布
❖ （1）切削最高温度并不在刀刃， 而是离刀刃有一定距离。对于 45钢，约在离刀刃1㎜处前刀面 的温度最高。
❖ 金属切削层的塑性变形产生的热量最大， 即主要在剪切面区产生。
❖ 切削热量的近似计算公式：
❖
Q ＝ Fc υc（J/s）
实际上是切削力所做的功。
❖ 其中：切削力Fc （N），切削主运动速 度υc （m/s）。
切削产生的热量在各种介质中传送的比例
❖ 切削产生的热量主要由切屑、刀具、工件和周围介 质（空气或切削液）传出，如不考虑切削液，则各 种介质的比例参考如下：
❖ （3）刀具几何参数 ❖ ①、刀具前角
❖ ②、刀具主偏角κr和刀尖圆弧半径 ❖ ③、刀具刃倾角λs ❖ （4Hale Waihona Puke Baidu刀具材料与切削液
（1）工件材料
❖ 一般材料的强度愈高，硬度越大，加工硬化 性越强，塑性变形越大，加工此材料所需的 切削力也越大。
❖ 有多种因素影响时，综合考虑。如奥氏体不 锈钢，虽然强度、硬度低，但加工硬化能力 大，因此切削力也较大。铜、铝塑性变形大， 但加工硬化小，切削力较低。
产效率，一般采用提高进给量而不是背吃刀 量的措施。
切削速度对切削力的影响
❖ 积屑瘤产生阶段，由 325
于刀具实际前角增大，
切削力减小。
300
切削力 F (9.8N) c
❖ 在积屑瘤消失阶段， 275 切削力逐渐增大，
❖ 积屑瘤消失时，切削 250 力 又开Fc达始到减最小大。，以后
❖ （与对变形系数的影 响一样，都有马鞍形 变化。）
40 80 120 160 200 切 削 速 度υ c(m /m in)
（3）刀具几何参数
❖ 前增角 大γ而O减：小对。切这削是力因影为响前最角大的。增切大削，力切随削着变前形角与的 摩擦力减小，切削力相应减小。
❖ 刀具主偏角κr ： ① 对最用切 小 较削 ， 多力 因 。此Fc的，影主响偏不角大κr ，＝κ7r5＝o 的60车o～刀7在5生o 产时中，应Fc ② 背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。 ③ 进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。
❖ ①概念：
❖ 单位切削力指单位切削面积上的切削力。
❖ ❖ ❖
公式： K式c中=，AFFDcc切=削力a Fp （c f（NN）/㎜，2）
❖ AD切削面积（㎜2），
❖ ap背吃刀量(㎜)，f进给量（㎜/r）。
❖ Kc可以查表。
❖ ３.影响切削力的因素 ❖ （1）工件材料 ❖ （2）切削用量 ❖ ①、背吃刀量ap与进给量f影响 ❖ ②、切削速度
❖
Pc ＝ Fc υc ×10-3KW
❖ ２.切削力的计算： ❖ （1）指数公式 ❖ 指数公式应用较广，它的形式如下：
❖ 上式中，C F c 、C F p 、C F f 为被加工金属的切 削条件系数， K F c 、KF p 、KF f 为当加工条件
与经验公式条件不同时的修正系数。
❖ （2）单位切削力公式
（2）切削用量
❖ 背吃刀量ap与进给量 f 影响
❖ 因 进为 给切 量削f 的面增积大A都D＝将a增p 大f ，切所削以面背积吃。刀切量削a面p与
积的增大将使变形力和摩擦力增大，切削力 也将增大，但两者对切削力影响不同。
❖ 由于进给量 f 的增大会减小切削层的变形，
所以背吃刀量ap对切削力的影响比进给量f大。 ❖ 在生产中，如机床消耗功率相等，为提高生
④ 刀尖圆弧半径增大，切削变形增大，切削力也增 大。相当于κr减小对切削力影响。
（4）刀具材料与切削液
❖ 刀具材料影响到它与被加工材料摩擦力的变 化，因此影响切削力的变化。同样的切削条 件，陶瓷刀切削力最小，硬质合金次之，高 速钢刀具切削力最大。
❖ 切削液的正确应用，可以降低摩擦力，减小 切削力。
切削力的产生
❖ （2）切削合力及分力
❖
F ＝ r
Fc2 FD2
❖
FD ＝
F
2 p
F
2 f
❖ 合力Fr ＝ Fc2 Fp2 Ff2
❖ Ff ——进给力
❖ FP ——背向力
❖ Fc ——切削力
切削合力及分解
❖ FD为总合力在切削层尺寸平面上的投影
❖ （3）切削功率
概念：
❖ 切削过程中所消耗的功率称为切削功率Pc。
❖
θ ＝ 140～170a f v
❖
硬质合金刀具0p(.0加8 0工.1 0材.2 0料.3 405.35钢 0.)45：
2.2.2 切削热与切削温度
❖ １.切削热的产生与传导 ❖ 切削热产生的原因: ❖ ①、在金属切削过程中，切削层发生弹性与塑
性变形
❖ ②、切屑、工件与刀具的摩擦也产生了大量的 热量。
❖ 切削热产生的区域： ❖ ①、剪切面， ❖ ②、切屑与刀具前刀面的接触区， ❖ ③、刀具后刀面与工件过渡表面接触区。
2.2 切削过程的基本规律
2.2.1 切削力
❖ 1. 切削力分析及切削功率 ❖ （1）切削力的产生 ❖ ①、切削力的概念： ❖ 刀具在切削过程中克服加工阻力
所需的力。
②、切削力的产生
❖ A、克服被加工材料对 弹性变形的抗力
❖ B、克服被加工材料对 塑性变形的抗力
❖ C、克服切屑对刀具前 刀面的摩擦力和刀具后 刀面对过渡表面和已加 工表面间的摩擦力。
❖ （2）后刀面温度的分布与前刀 面类似，最高温度也在切削刃 附近，不过比前刀面的温度低。
❖ （3）终剪切面后，沿切屑流出 的垂直方向温度变化较大，越 靠近刀面，温度越高，这说明 切屑在刀面附近被摩擦升温， 而且切屑在前刀面的摩擦热集 中在切屑底层。
影响切削温度的因素
（1）切削用量
❖ 经验公式：高速钢刀具(加工材料45钢)：
❖ 背向力FP在力的方向无位移，不做功，因此切削
功率为进给力Ff与切削力Fc所做的功。 ❖ 根据功率公式切削功率：
❖ Pc ＝ （ Fc υc ＋ Ff nf /1000）×10-3KW ❖ 式Ff进中给，力F（c切N削）力，（n工N）件，转速υc（切r削/s速）度，（f进m给/m量in），
（㎜）
❖ 由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不 计，因此功率公式可简化为 ：