金属切削过程及控制讲解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）正确选择切削速度 （2）使用润滑性能好的切削液 （3）增大刀具前角 （4）适当提高工件材料硬度。
安徽工程大学
3.1 切削过程与切屑类型
四、切屑的类型及控制
1、切屑的类型
➢切削塑性材料
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
切削平稳，力波动小 滑移量较大，局部 切削不平稳，力波动大 加工面光洁，断屑难 剪应力达断裂强度 加工表面粗糙 少见
会增大加工表面粗糙度。 ➢ 适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断
屑，但这会降低材料切除效率。
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
一、切削力的来源、切削合力及分解、切削功率
1、切削力的来源
★ 切削层金属、切 屑和工件表面金属 的弹、塑性变形所 产生的抗力 ★ 切屑、工件与刀 具间摩擦阻力
安徽工程大学
3.2 切削力
二、切削力的计算及经验公式
1、计算切削力的指数公式
Fz
CFz
a X Fz p
f YFz
V nFz
KFz
Fy
CFy
a X Fy p
f YFy
V nFy
KFy
Fx
CFx
a X Fx p
f YFx
V nFx
KFx
CFz、CFy、CFx——与被加工金属材料和切削条件有关的系数；
➢切削脆性材料 产生崩碎切屑，切削过程不平稳,表面粗糙度大， 应↑γ0↑v↓hD
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
切
屑
类
带状切屑
型
（
视
频
）
安徽工程大学
单元切屑 切屑形态照片
挤裂切屑 崩碎切屑
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
2、切屑的控制 ➢控制切屑的意义
➢断屑机理及措施
xFz、xFy、xFx——背吃刀量ap的影响指数；
➢ 第Ⅱ变形区：此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积 屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：造成已加工面加工硬化和纤维化的主要原因。
安徽工程大学
教案九 第3章 金属切削过程与控制
3.1 切削过程和切屑 3.2 切削力 3.3 切削热、切削温度和切削液 3.4 刀具的磨损和刀具耐用度 3.6 切削用量的合理选择 教学目的：掌握切削的三个变形区；了解切屑的基本类型； 掌握切削力的组成及计算方法；掌握切削热的产生以及对刀 具寿命的影响。 教学重点：1．金属切削过程中所产生的物理现象及其 内在规律及应用；2．刀具耐用度和刀具总寿命；3．合理 选择切削用量的原则和方法；
Fxnw f 1000
×10-3（KW）—— 进给运动消耗的功率，占 总消耗功率的5%左右。
切深抗力方向没有位移，因此不消耗功率。
总消耗功率：Pm=（Fzvc+
Fxnw f 1000
）×10-3
机床电机功率：
PE
Pc
(KW )
式中 η —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85
安徽工程大学
教案十
➢ 减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断。 ➢ 刃倾角可以控制切屑的流向，为正值时，切屑常卷曲 后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑； 为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形 屑或6字形屑。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
调整切削用量 ➢ 提高进给量使切削厚度增大，对断屑有利；但增大
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
安徽工程大学
切削变形实验设备与录像装置
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
直角切削
没有副刃参加切削，且λs = 0°。
a）直角切削
b）斜角切削
c）不自由切削
直角、斜角自由切削与不自由切削
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
一、切屑成形过程及切削变形区的划分
切屑
教案十
3.2 切削力
2、切削合力及分解
1）主切削力Fz 2）切深抗力Fy 3）进给力Fx
Fr FZ2 FX2Y FZ2 FY2 FX2
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
3、切削功率
Fzvc×10-3（KW）——主运动消耗的功率 ，占总 切
削功率的95%左右。
金
M
属
终滑移线
切 削A
变
形
Φ剪切角
刀具
过
程 始滑移线：τ=τs
（
视
O
频
）
切屑根部金相照片
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
金属切削过程中的滑移线和流线示意图
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
三个变形区分析
➢ 第Ⅰ变形区：金属切削 过程的塑性变形主要集中 于此区。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
切削部位三个变形区
切屑经第Ⅰ、第Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬度 增加，塑性下降，脆性增加。在切屑排出过程中， 当碰到障碍时，如某一部位的应变超过了切屑材料 的断裂应变值，切屑就会折断。
工件材料脆性越大、切屑厚度越大、切屑卷曲半 径越小，切屑就越容易折断。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
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， 切屑卷曲半径减小。
切屑与切削层尺寸
变形系数Ah的计算
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
影响切削变形的因素
1、切削厚度 2、刀具角度 3、切削速度
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
1、形成前提：
（1）工件材料的塑性；（2）切削速度；
2、积屑瘤生成过程
（1）产生新鲜表面 （2）温度和压力下，产生
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
晶粒滑移示意图
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
二、变形程度的表示方法
——变形系数Λh ◆ 厚度变形系数
h
hch hD
cos( ) sin
◆ 长度变形系数
L
LD Lch
安徽工程大学
Lch LD
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
断屑槽在前刀面的位置有三种型式： （a）平行式；（b）外斜式；（c）内斜式。 ➢ 其中外斜式最常用，平行式次之。内斜式主要用于
背吃刀量ap较小的半精加工和精加工。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
改变刀具角度 ➢ 增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。
滞留层 （3）滞留层脱离 （4）新的滞留层产生 （5）积屑瘤不断的生成、
脱落
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
3、积屑瘤对切削过程的影响
◆增大前角，减小切削变形 和切削力 ◆降低加工精度 ◆增大已加工表面粗糙度 ◆影响刀具寿命
wk.baidu.com
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
4、控制积屑瘤的措施
安徽工程大学
3.1 切削过程与切屑类型
四、切屑的类型及控制
1、切屑的类型
➢切削塑性材料
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
切削平稳，力波动小 滑移量较大，局部 切削不平稳，力波动大 加工面光洁，断屑难 剪应力达断裂强度 加工表面粗糙 少见
会增大加工表面粗糙度。 ➢ 适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断
屑，但这会降低材料切除效率。
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
一、切削力的来源、切削合力及分解、切削功率
1、切削力的来源
★ 切削层金属、切 屑和工件表面金属 的弹、塑性变形所 产生的抗力 ★ 切屑、工件与刀 具间摩擦阻力
安徽工程大学
3.2 切削力
二、切削力的计算及经验公式
1、计算切削力的指数公式
Fz
CFz
a X Fz p
f YFz
V nFz
KFz
Fy
CFy
a X Fy p
f YFy
V nFy
KFy
Fx
CFx
a X Fx p
f YFx
V nFx
KFx
CFz、CFy、CFx——与被加工金属材料和切削条件有关的系数；
➢切削脆性材料 产生崩碎切屑，切削过程不平稳,表面粗糙度大， 应↑γ0↑v↓hD
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
切
屑
类
带状切屑
型
（
视
频
）
安徽工程大学
单元切屑 切屑形态照片
挤裂切屑 崩碎切屑
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
2、切屑的控制 ➢控制切屑的意义
➢断屑机理及措施
xFz、xFy、xFx——背吃刀量ap的影响指数；
➢ 第Ⅱ变形区：此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积 屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：造成已加工面加工硬化和纤维化的主要原因。
安徽工程大学
教案九 第3章 金属切削过程与控制
3.1 切削过程和切屑 3.2 切削力 3.3 切削热、切削温度和切削液 3.4 刀具的磨损和刀具耐用度 3.6 切削用量的合理选择 教学目的：掌握切削的三个变形区；了解切屑的基本类型； 掌握切削力的组成及计算方法；掌握切削热的产生以及对刀 具寿命的影响。 教学重点：1．金属切削过程中所产生的物理现象及其 内在规律及应用；2．刀具耐用度和刀具总寿命；3．合理 选择切削用量的原则和方法；
Fxnw f 1000
×10-3（KW）—— 进给运动消耗的功率，占 总消耗功率的5%左右。
切深抗力方向没有位移，因此不消耗功率。
总消耗功率：Pm=（Fzvc+
Fxnw f 1000
）×10-3
机床电机功率：
PE
Pc
(KW )
式中 η —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85
安徽工程大学
教案十
➢ 减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断。 ➢ 刃倾角可以控制切屑的流向，为正值时，切屑常卷曲 后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑； 为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形 屑或6字形屑。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
调整切削用量 ➢ 提高进给量使切削厚度增大，对断屑有利；但增大
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
安徽工程大学
切削变形实验设备与录像装置
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
直角切削
没有副刃参加切削，且λs = 0°。
a）直角切削
b）斜角切削
c）不自由切削
直角、斜角自由切削与不自由切削
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
一、切屑成形过程及切削变形区的划分
切屑
教案十
3.2 切削力
2、切削合力及分解
1）主切削力Fz 2）切深抗力Fy 3）进给力Fx
Fr FZ2 FX2Y FZ2 FY2 FX2
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
安徽工程大学
教案十
3.2 切削力
3、切削功率
Fzvc×10-3（KW）——主运动消耗的功率 ，占总 切
削功率的95%左右。
金
M
属
终滑移线
切 削A
变
形
Φ剪切角
刀具
过
程 始滑移线：τ=τs
（
视
O
频
）
切屑根部金相照片
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
金属切削过程中的滑移线和流线示意图
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
三个变形区分析
➢ 第Ⅰ变形区：金属切削 过程的塑性变形主要集中 于此区。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
切削部位三个变形区
切屑经第Ⅰ、第Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬度 增加，塑性下降，脆性增加。在切屑排出过程中， 当碰到障碍时，如某一部位的应变超过了切屑材料 的断裂应变值，切屑就会折断。
工件材料脆性越大、切屑厚度越大、切屑卷曲半 径越小，切屑就越容易折断。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
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， 切屑卷曲半径减小。
切屑与切削层尺寸
变形系数Ah的计算
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
影响切削变形的因素
1、切削厚度 2、刀具角度 3、切削速度
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
1、形成前提：
（1）工件材料的塑性；（2）切削速度；
2、积屑瘤生成过程
（1）产生新鲜表面 （2）温度和压力下，产生
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
晶粒滑移示意图
安徽工程大学
教案九
3.1 切削过程与切屑类型
二、变形程度的表示方法
——变形系数Λh ◆ 厚度变形系数
h
hch hD
cos( ) sin
◆ 长度变形系数
L
LD Lch
安徽工程大学
Lch LD
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
断屑槽在前刀面的位置有三种型式： （a）平行式；（b）外斜式；（c）内斜式。 ➢ 其中外斜式最常用，平行式次之。内斜式主要用于
背吃刀量ap较小的半精加工和精加工。
安徽工程大学
教案十 3.1 切削过程与切屑类型
改变刀具角度 ➢ 增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。
滞留层 （3）滞留层脱离 （4）新的滞留层产生 （5）积屑瘤不断的生成、
脱落
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
3、积屑瘤对切削过程的影响
◆增大前角，减小切削变形 和切削力 ◆降低加工精度 ◆增大已加工表面粗糙度 ◆影响刀具寿命
wk.baidu.com
安徽工程大学
教案十
3.1 切削过程与切屑类型
4、控制积屑瘤的措施