切削加工工艺培训教材(PPT 50张)

3.3.2积屑瘤
1.形成 (在第Ⅱ变形区) 条件: 外摩擦力>内摩擦力 有瘤好不好？ 要不要？
2.作用
增大工作前角,保护切削刃. 使实际切削深度变化, 易引起震动, 降低工件表面质量. ∴ 粗加工—允许存在(切削轻快). 精加工— 不允许存在(保证质量). 能否想要就要？
3.影响因素
⑵硬质合金
硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、 NbC、TaC等)粉末为基体，以熔点较低的金属(Co或Ni等) 粉末为粘结剂经高压后烧结制成的。 常温硬度为HRC74~82，耐热温度可达800~1000℃。允 许的切削速度远高于高速钢，可达1.7～5m/s。 硬质合金的抗切削振动和冲击能力较差，目前在复杂 结构的刀具上使用还受到一定限制。 P类 即YT类，适于加工长切屑的黑色金属。 M类 即YW类，适于加工长、短切屑的黑色和有 色金 属。 K类 即YG类，适于加工短切屑的黑色、有色金属及非 金属 。 （硬质合金代号和应用范围见表3-2）
零件的表面
型面 （各种沟槽、螺纹、齿轮及特型面 ） 回转型 二维特型面 平移型
特型面
三维特型面 列表曲面 函数曲面 仿生曲面
二维特型面
列表曲面
（三维）
2.零件表面的成形原理
⑴成形法 以切削刃的形状来保证工件表面形 状的成形原理。 特点：刀具切削刃的几何形状 复杂，而刀具相对工件 的进给运动极为简单。 ⑵包络法 以切削刃相对于工件表面的运动轨 迹而形成的包络面即成为工件表面 的成形原理 。 特点：一般刀具相对简单 而切削运动较为复杂。 （动画）
3.3.6 工件材料的切削加工性
切削加工性是指对某种工件材料进行切削加 工的难易程度。 材料的相对加工性 K v 一般以抗拉强度b= 735MPa的45钢的v60作基 准，写作（v60）j
影响
(传入切屑和空气的热量无影响)
传入工件和刀具的热量:
• 使工件升温变形,产生尺寸、形状误差,精度↓ • “烧伤”工件表面,表面质量↓ • 刀具局部温度↑硬度↓,加速 磨损(导致工件 质量↓)
2. 切削温度
切削温度是指工件、刀具和切屑三者接触表面 上的平均温度。
是产生和传散切削热综合作用的结果。 ⑴工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削温度也就 越高。材料的导热性好，可使切削温度降低。 ⑵切削用量 加大切削用量会使切削温度升高。切削用 量中对切削温度影响最大的是切削速度，其次是进给 量,而背吃刀量的影响最小。 ⑶刀具角度 刀具的前角增大，切削层变形小，切削温 度降低。 ⑷切削液 使用适当的切削液可明显降低切削温度。
3.车刀的标注角度及作用
前角0 前面与基面间的夹角。 后角0 后面与切削平面间的夹角。 主偏角kr 主切削平面与假定 工作平面之间的夹角。 副偏角kr′ 副切削平面与假定 工作平面之间的夹角。 刃倾角s 主切削刃与基面间的夹角。
角度的作用 ：
前角0 前角越大，
刀具的角度
1 为什么要讲刀具的角度
2 标注角度和工作角度
前提条件： 刀尖与工件轴线等高，进 给量为零，刀柄中心线垂直于进给方向 等。
2.刀具角度参考系
⑴基面 pr 通过主切削刃选定点的平面 ， 一般其方位要垂直于 假定的主运动方向。 ⑵主切削平面 ps 通过主切削刃选定点 与主切削刃相切并 垂直于基面的平面。 ⑶正交平面 po 通过主切削刃选定点并同时垂 直于基面和切削平面的平面。正交平面原称作 主剖面。
Fp = (0.15 ～ 0.7 ) Fc Ff = (0.1 ～ 0.6 ) Fc
2.切削功率
背向力Fp方向运动速度为零（不做功），进给 力Ff 很小，往往忽略不计，切削功率： Pm = Fc ·vc × 10 -3 ( KW )
式中，vc ——切削速度，m /s。
机床电动机功率为： Pe ≥ Pm /
1.对刀具材料的要求 ⑴高硬度 一般应在HRC60以上。 ⑵高耐磨性 含有硬质点的数量越多、晶粒越细， 分布越均匀，则耐磨性越好。 ⑶足够的强度和韧性 别用抗弯强度和冲击韧度 来衡量。 ⑷高耐热性 又称红硬性，指刀具材料在高温下 保持其常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的 一项重要指标。 此外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济 性。
第三章 切削加工工艺
3.1切削加工概述
3.1.1切削加工的分类
切削加工：是指利用刀具从毛坯上切去多余的材料， 从而获得一定几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。 分类 ： 机械切削加工（普通/数控） 切削加工 机械加工 钳工 特种
3.1.2零件表面的分类与成形原理 1.零件表面的分类
基本表面
工件材料: 塑性↑,积屑瘤↑;可正火,调质。 切削速度: ＊低速(＜0.08m/s )或很高速(＞1.67m/s ), 积屑瘤↓ ＊中速(0.08～1.67m/s ),积屑瘤↑ (300℃) 刀具： 增大前角，减小走刀量，提高刀具表面质量及 合理使用润滑液，可使积屑瘤↓
3.3.3切削力与切削功率 1.切削力 切削过程中，刀具对工件所施加的力称为切削 力。 来源于两个方面： 被切材料层因弹性变形和塑性变形而产生的变 形抗力 — P变； 刀具前刀面与切屑之间、后刀面与工件过渡表 面之间相对运动而产生的摩擦阻力 — P摩。 总切削力 F 是一个空间矢量，其大小和方向随 切削条件而变化。可分解为三个互相垂直的分 力。
三个分力 主切削力Fc 力。
总切削力F在主运动方向上的分
它垂直于工作基面， 与切削速度方向平行， 故又称切向力。 消耗机床总功率 的95％以上， 是计算切削功率和车刀强度、确定机床动力的 主要依据。
背向力 Fp 总切削力F在垂直于工作平面方向 上的分力。 它投影在工作基面上， 并与工件轴线垂直， 故又称径向力。 它一般不消耗机床功率， 但易使工件变形、振动， 是影响工件加工质量的主要分力。
刀刃锋利，越利于切削， 但前角过大会削弱切削 刃的强度。 后角0 影响主后面与工件过渡表面间的摩擦及刀刃的强 度。 主偏角kr 主要影响切削条件和刀具寿命，也影响切削分 力之间的比例。 副偏角kr′影响副切削刃与工件间的摩擦及表面质量。 刃倾角s 主要影响切屑流向和刀体的强度。

3.2.2刀具材料
3.2车刀的几何结构及刀具材料
3.2.1车刀的几何结构 1.车刀切削部分的构成要素 ⑴几何表面 前面 又称前刀面， 刀具上切屑流过的表面； 主后面 又称主后刀面， 刀具上与前面相交形成 主切削刃的表面。 副后面 又称副后刀面，刀具上与前面相交形成副切削 刃的表面。
⑵切削刃
主切削刃 起始于切削刃 上主偏角为零的点，并至 少有一段切削刃拟用来在 工件上切出过渡表面的那个整段切削刃、它担 负着主要的切削工作； 副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦 起始于主偏角为零的点，但它向背离主切削刃 的方向延伸。它担负着部分切削工作。 ⑶刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少 的一部分切削刃。
⑶涂层刀具材料
是指通过气相沉积或其它技术方法，在硬质合金(或高 速钢)的基体上，涂覆一薄层耐磨性极高的难熔金属化合 物。常用涂层材料有TiC（碳化钛）、TiN（氮化钛）和 Al2O3及其复合材料等。
⑷超硬刀具材料
陶瓷刀具材料 在1200℃时仍能保持HRA90～95的硬度。 人造聚晶金刚石 硬度可达HV10000，是目前人工制成 的硬度最高的刀具材料金刚石刀具，温度达到700～ 800 ℃时就会失去硬度，不宜加工黑色金属。 立方氮化硼 硬度为HV8000～9000，仅次于金刚石， 其耐热性可达1400℃。
进给力Ff 总切削力F在进给运动方向上的分力，
它投影在工作基面上， 并与工件轴线平行， 故又称轴向力。
只消耗机床功率的 1％～5％， 是机床进给机构强度与刚度设计的主要依据。
关系： F= Fc 2﹢ Fp 2﹢ Ff 2
影响因素： 工件材料的硬度和强度愈高，则变形抗力愈大，因此 切削力愈大。 切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量，其次是 进给量，而切削速度影响最小。 刀具前角增大，被切金属的变形减小，故切削力减小。 此外，刀具的主偏角和刃倾角的大小、刀具的安装 与磨损及冷却润滑状况等对切削力大小和各分力间的 比例都存在程度不同的影响。
式中， ——机床传动效率，一般取0.75～0.85。
3.3.4切削热与切削温度 1.切削热 切削层金属弹性变形和塑性变形--Q变 刀具前刀面与切屑 ,后刀面与工件之间的摩擦 --Q摩 散热比例 中等速度车削钢件时: (大约) 切屑带走50％～86％, 传入工件9％～3％, 传入刀具40％～10％, 散入空气1% （钻削：见书）
2.刀具耐用度
刀具磨钝标准是指刀具允许的最大磨损量， 通常以主后面中间部分平均磨损量 VB 作为磨 钝标准。 刀具寿命是指一把新刀由开始切削到报废为止 的总切削时间，用 t 表示。 显然，刀具耐用度T与刀具寿命 t 之间存在以 下关系： t = n ·T （min）
式中，n ——刀具刃磨次数。
通常，耐用度 T: 硬质合金车刀 T = 60～90 min； 高速钢钻头 T= 80～120 min； 硬质合金面铣刀 T= 90～180 min； 齿轮滚刀 T= 200～300 min。 选择刀具耐用度有两种方法： 根据单件工时最短的原则来确定的最高生产率 耐用度 Tp ； 根据工序成本最低的原则来确定的经济耐用度 Tc 。 Tc ＞ Tp
3.1.3切削运动与切削用量
1.切削运动 是指刀具与工件之间的相对运动。 ⑴主运动 即刀具从工件上切下切屑所需要的基本 运动。 ⑵进给运动 即使工件继续投入切削的运动。
(常见机床的切削运动见表3-1)
2.加工中的工件表面
3.切削用量 是调整机床用的参量。切削速度、进给量和背 吃刀量称作切削用量三要素。 ⑴切削速度
3.3.5刀具磨损与耐用度
1.刀具磨损 ⑴刀具磨损的形式