《機械制造工程基礎》第3.1章 切削加工概述.ppt

1 機械制造工藝學 第1章切削加工基礎 2 1 1 1制造業(yè)的發(fā)展 17世紀60年代 瓦特改進蒸汽機 標志第一次工業(yè)革命興起 工業(yè)化大生產從此開始 18世紀中 麥克斯韋爾建立電磁場理論 電氣化時代開始 20世紀初 福特汽車生產線 泰勒科學管理方法 標志自動化時代到來 二戰(zhàn)后 計算機 微電子技術 信息技術及軟科學的發(fā)展 以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢 使中小批量生產自動化成為可能 并產生了綜合自動化和許多新的制造哲理的生產模式 進入21世紀 制造技術向自動化 柔性化 集成化 智能化 精密化和清潔化的方向發(fā)展 3 1 1 2制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 國民經(jīng)濟的支柱產業(yè) 國民經(jīng)濟總收入的60 以上來自制造業(yè) 世界發(fā)達國家無不具有強大的制造業(yè) 美國 約1 4人口直接從事制造業(yè) 其余人口中有約半數(shù)人所做工作與制造業(yè)有關 日本由于重視制造業(yè) 二次大戰(zhàn)后30年時間 發(fā)展成為世界經(jīng)濟大國 機械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎 是重中之重 與此相反 美國在一段相當長時間內忽視了制造技術的作用 結果導致經(jīng)濟衰退 競爭力下降 出現(xiàn)在家電 汽車等行業(yè)不敵日本的局面 直至上世紀80年代初 美國才開始清醒 重新關注制造業(yè)的發(fā)展 至1994年美國汽車產量重新超過日本 4 1 1 2制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 東芝事件 圖1 1多軸數(shù)控機床改進核潛艇性能 5 1 1 3我國機械制造業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn) 困難 技術上落后 資金不足 資源短缺 管理體制 周邊環(huán)境還存在諸多問題 地方保護 信用危機 機遇 中國已加入WTO 制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大變化 歐 亞 美三分天下局面正在形成 世界經(jīng)濟重心開始向亞洲轉移已出現(xiàn)征兆 制造業(yè)的產品結構 生產模式也在迅速變革之中 總體上看 發(fā)展迅速 成績矚目 存在階段性的差距 產品質量和水平不高 技術開發(fā)能力不強 基礎元器件和基礎工藝不過關 機械制造業(yè)人均產值僅為發(fā)達國家的幾十分之一 挑戰(zhàn)與機遇并存 6 1 1 4本課程的主要內容 1 各種表面的切削成形加工 2 金屬切削機床 3 機械加工工藝規(guī)程制訂的原則 方法和步驟 4 機械加工精度的影響因素及其提高措施 5 機械加工表面質量的影響因素及其提高措施 6 機械裝配工藝過程設計的理論和方法 機械制造工藝學是以機械制造過程中的工藝問題為研究對象的一門技術學科 包括零件加工和裝配兩方面 其指導思想是在保證質量的前提下 實現(xiàn)高效 經(jīng)濟的加工與裝配 7 1 2機械制造工藝過程 機械制造中與產品生成直接有關的生產過程常被稱為機械制造工藝過程 機械制造工藝過程 毛坯和零件成形 鑄造 鍛壓 沖壓 焊接 壓制 燒結 注塑 壓塑 機械加工 切削 磨削 特種加工材料改性與處理 熱處理 電鍍 轉化膜 涂裝 熱噴涂 機械裝配 把零件按一定的關系和要求連接在一起 組合成部件和整臺機械產品 包括零件的固定 連接 調整 平衡 檢驗和試驗等工作 8 1 2 1零件表面形成方法 軌跡法成形法相切法 銑削 展成法 9 主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動 可以由刀具來完成 也可以由工件來完成 可以是直線運動 用T表示 也可以是回轉運動 用R表示 正是由于上述不同運動形式和不同運動執(zhí)行元件的多種組合 產生了不同的加工方法 熟悉各種床子的成形運動 1 2 2切削加工的成形運動 10 11 圖1 3切削運動和加工表面a 車削b 銑削c 刨削d 鉆削e 磨削1 主運動2 進給運動3 待加工表面4 過渡表面5 已加工表面 12 三 切削要素 1 切削用量三要素 1 切削速度 v m s 單位時間內 工件或刀具沿主運動方向的相對位移 旋轉運動 m s 往復直線運動 m s 1 2 3切削用量 13 2 進給量 f mm 單位時間內 主運動的一個循環(huán)內 刀具或工件沿進給運動方向的相對位移 單位時間的進給量 進給速度 Vf mm s 3 背吃刀量 ap mm 1 2 f ap Kr 1 2 3切削用量 14 1 3刀具結構 外圓車刀是最基本 最典型的刀具 由刀頭和刀體組成 車刀的切削部分由3個刀面 前刀面 主后刀面和副后刀面 2個刀刃 主切削刃和副切削刃 和1個刀尖組成 15 CA6140機床布局臥式車床主要加工軸類和直徑不太大的盤 套類零件 故采用臥式布局 主軸水平安裝 刀具在水平面內作縱 橫向進給運動 另 CT6140 車床 主軸箱 進給箱 溜板箱 尾座 床身 掛輪機構 刀架 床腿 光杠 絲杠 16 1 3 1刀具結構 17 1 3 2刀具幾何角度 1 基面Pr 通過切削刃選定點與主運動方向垂直的平面 基面與刀具底面平行 車刀主剖面坐標系 2 切削平面Ps 通過切削刃選定點與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面 3 主剖面Po 通過切削刃選定點垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面 18 2 刀具的主要標注角度 1 主偏角 kr 2 副偏角 kr 在基面Pr內標注的角度 主切削平面與假定工作平面間夾角 即主切削刃在基面上的投影與進給方向間夾角 40 90 副切削平面與假定工作平面間夾角 即副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向間夾角 1 3 2刀具幾何角度 19 主偏角kr 副偏角kr 越大 殘留面積越大 表面粗糙度越大 2 刀具的主要標注角度 主 副偏角的作用及選用 1 3 2刀具幾何角度 20 主偏角kr越小 進給抗力越小 切深抗力越大 加大工件的變形撓度 容易引起系統(tǒng)振動 2 刀具的主要標注角度 主 副偏角的作用及選用 1 3 2刀具幾何角度 21 主偏角kr 副偏角kr 越大 殘留面積越大 表面粗糙度越大 2 刀具的主要標注角度 主 付偏角的作用及選用 1 3 2刀具幾何角度 22 選用 系統(tǒng)剛性好 取較小的kr 10 30 45 系統(tǒng)剛性差 取較大的kr 60 75 90 2 刀具的主要標注角度 主 副偏角的作用及選用 1 3 2刀具幾何角度 23 2 刀具的主要標注角度 在正交平面po標注的角度 1 前角 o 2 后角 o 前刀面與基面間夾角 0 15 主后刀面與主切削平面間夾角 6 12 0 0 pr ps po 1 3 2刀具幾何角度 24 正交平面 2 刀具的主要標注角度 在正交平面po標注的角度 po 0 0 pr ps 1 3 2刀具幾何角度 25 2 刀具的主要標注角度 在正交平面po標注的角度 1 前角 o 2 后角 o 前刀面與基面間夾角 0 15 主后刀面與主切削平面間夾角 6 12 0 0 pr ps po 1 3 2刀具幾何角度 26 作用 影響切削力大小 影響刀頭強度和散熱條件 0 前角的作用及選用 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 27 前角的作用及選用 前角越大 刀越鋒利 切削輕快 強度下降 不利散熱 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 28 選擇 前角的作用及選用 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 29 0 后角的作用及選用 2 刀具的主要標注角度 后角有正 負 零之分 1 3 2刀具幾何角度 30 后角的作用及選用 減小主后刀面與加工表面的摩擦 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 31 選用 后角 0 只能是正的 后角的作用及選用 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 32 2 刀具的主要標注角度 刃傾角 S 在切削平面pS標注的角度 n f kr 0 0 pr ps A A向 主切削刃與基面之間的夾角 5 5 1 3 2刀具幾何角度 33 刃傾角的作用及選用 2 刀具的主要標注角度 作用 影響切屑流出方向 選用 粗加工 可取零或負 S 0 S 精加工 取正 S 1 3 2刀具幾何角度 34 刃傾角的作用及選用 刃傾角對切屑排出方向的影響 2 刀具的主要標注角度 1 3 2刀具幾何角度 35 1 高的硬度和耐磨性 2 足夠的強度和韌性 3 較好的熱硬性 4 良好的工藝性 5 經(jīng)濟性 1 3 3刀具材料 36 1 3 3刀具材料 37 1 3 3刀具材料 38 刀具材料種類很多 常用的有工具鋼 包括碳素工具鋼 合金工具鋼和高速鋼 硬質合金 陶瓷 金剛石 天然和人造 和立方氮化硼等 碳素工具鋼和合金工具鋼 因其耐熱性很差 目前僅用于手工工具 高速鋼 高速鋼是一種加入了較多的鎢 鉬 鉻 釩等合金元素的高合金工具鋼 特點 1 強度高 抗彎強度為硬質合金的2 3倍 2 韌性高 比硬質合金高幾十倍 3 硬度HRC63以上 且有較好的耐熱性 4 可加工性好 熱處理變形較小 應用 常用于制造各種復雜刀具 如鉆頭 絲錐 拉刀 成型刀具 齒輪刀具等 1 3 3刀具材料 39 硬質合金 硬質合金是用高硬度 高熔點的金屬碳化物 如WC TiC TaC NbC等 粉末和金屬粘結劑 如Co Ni Mo等 經(jīng)高壓成型后 再在高溫下燒結而成的粉末冶金制品 硬質合金的硬度 耐磨性 耐熱性都很高 允許的切削速度遠高于高速鋼 硬質合金的不足是與高速鋼相比 其抗彎強度較低 脆性較大 抗振動和沖擊性能也較差 硬質合金切削性能優(yōu)良 被廣泛用來制作各種刀具 在我國 絕大多數(shù)車刀 面銑刀和深孔鉆都采用硬質合金制造 目前 在一些較復雜的刀具上 如立銑刀 孔加工刀具等也開始應用硬質合金制造 1 3 3刀具材料 40 陶瓷刀具材料 陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度 HRA91 95 和耐熱性 在1200 的溫度下仍能切削 耐磨性和化學惰性好 摩擦系數(shù)小 抗粘結和擴散磨損能力強 因而能以更高的速度切削 并可切削難加工的高硬度材料 1 3 3刀具材料 主要缺點是性脆 抗沖擊韌性差 抗彎強度低 41 超硬刀具材料 天然金剛石是自然界最硬的材料 耐磨性極好 刃口鋒利 切削刃的鈍圓半徑可達0 01 m 刀具壽命可達數(shù)百小時 因價格昂貴 主要用于高速 精密加工 聚晶金剛石由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成 硬度比天然金剛石略低 HK6500 8000 價格便宜 焊接方便 可磨削性好 已成為金剛石刀具主要材料 金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵 聚晶立方氮化硼 CBN 由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成 硬度為HV3000 4500 耐熱性達1200 化學惰性很好 在1000 的溫度下不與鐵 鎳和鈷等金屬發(fā)生化學反應 主要用于加工淬硬工具鋼 冷硬鑄鐵 耐熱合金及噴焊材料等 用于高精度銑削時可以代替磨削加工 1 3 3刀具材料 42 1 3 3刀具材料 43 1 4切削原理 機械制造技術基礎 1 4 1切屑的形成過程 44 切屑根部金相照片 金屬切削過程的變形 45 第 變形區(qū) 即剪切變形區(qū) 金屬剪切滑移 成為切屑 金屬切削過程的塑性變形主要集中于此區(qū)域 切削部位三個變形區(qū) 第 變形區(qū) 已加工面受到后刀面擠壓與摩擦 產生變形 此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應力的主要原因 金屬切削過程的變形 46 切屑類型與變形系數(shù) 47 切屑類型與變形系數(shù) 帶狀切屑 擠裂切屑 節(jié)狀切屑 崩碎切屑 切屑形態(tài)照片 48 粘結區(qū) 高溫高壓使切屑底層軟化 粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中 形成長度為lfi的粘接區(qū) 切屑的粘接層與上層金屬之間產生相對滑移 其間的摩擦屬于內摩擦 切屑與前刀面的摩擦變形 切屑與前刀面的摩擦 在高溫高壓作用下 切屑底層與前刀面發(fā)生沾接 切屑與前刀面之間既有外摩擦 也有內摩擦 滑動區(qū) 切屑在脫離前刀面之前 與前刀面只在一些突出點接觸 切屑與前刀面之間的摩擦屬于外摩擦 49 已加工表面的變形 切削刃存在刃口圓弧 導致擠壓和摩擦 產生第 變形區(qū) A點以上部分沿前刀面流出 形成切屑 A點以下部分受擠壓和摩擦留在加工表面上 并有彈性恢復 A點前方正應力最大 剪應力為0 A點兩側正應力逐漸減小 剪應力逐漸增大 繼而減小 50 1 4 2磨削機理 磨粒切削刃幾何形狀不確定 通常刃口前角為 60 85 磨粒及切削刃隨機分布 磨削厚度小 幾 m 磨削速度高 磨削點瞬時溫度高 達1000 以上 51 1 4 2磨削機理 彈性變形 磨粒在工件表面滑擦而過 不能切入工件 塑性變形 磨粒切入工件 材料向兩邊隆起 工件表面出現(xiàn)刻痕 犁溝 但無磨屑產生 切削 磨削深度 磨削點溫度和應力達到一定數(shù)值 形成磨屑 沿磨粒前刀面流出具體到每個磨粒 不一定三個階段均有 磨屑形成過程a 平面示意圖b 截面示意圖 52 1 4 3切削力的來源與分解 切削力來源 3個變形區(qū)產生的彈 塑性變形抗力 切屑 工件與刀具間摩擦力 53 4 切削力的估算 1 切削力的產生及切削分力 例 用 o 15o Kr 75o的硬質合金刀切削熱軋結構鋼外圓 54 1 4 3切削力經(jīng)驗公式 式中Fc 主切削力 N v 主運動速度 m s 55 1 4 3影響切削力因素 工件材料 切削深度與切削力近似成正比 進給量增加 切削力增加 但不成正比 切削速度對切削力影響復雜 56 1 4 3影響切削力因素 前角 0增大 切削力減小 主偏角 r對主切削力影響不大 對吃刀抗力和進給抗力影響顯著 r Fp Ff 刀具幾何角度影響 57 1 4 3影響切削力因素 刀具幾何角度影響 與主偏角相似 刃傾角 s對主切削力影響不大 對吃刀抗力和進給抗力影響顯著 s Fp Ff 刀尖圓弧半徑r 對主切削力影響不大 對吃刀抗力和進給抗力影響顯著 r Fp Ff 刀具材料 與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦 而影響切削力 切削液 有潤滑作用 使切削力降低 后刀面磨損 使切削力增大 對吃刀抗力Fp的影響最為顯著 58 1 增大前角 切塑性材料時多用2 增大主偏角減小背向力 工藝系統(tǒng)剛性差時用3 減小背吃刀量減小切削力 少用4 改善冷卻潤滑條件 減小切削力的措施 59 1 4 4切削熱的來源與傳出 切削熱來源 切削過程變形和摩擦所消耗功 絕大部分轉變?yōu)榍邢鳠?切削熱由切屑 工件 刀具和周圍介質 切削液 空氣 等傳散出去 主要來源QA QD QFF QFR 式中 QD QFF QFR分別為切削層變形 前刀面摩擦 后刀面摩擦產生的熱量 60 2 切削熱的傳出 1 車削加工 50 86 由切屑帶走 10 40 傳入車刀 3 9 傳入工件 1 左右通過輻射傳入空氣 2 鉆削加工 28 由切屑帶走 14 5 傳入刀具 52 5 傳入工件 5 左右傳入周圍介質 3 磨削加工 4 由磨屑帶走 12 傳給砂輪 84 傳入工件 61 1 4 4影響切削溫度的因素 刀具幾何參數(shù)的影響 前角 o 切削溫度 主偏角 r 切削溫度 負倒棱及刀尖圓弧半徑對切削溫度影響很小 工件材料的影響 工件材料機械性能 切削溫度 工件材料導熱性 切削溫度 刀具磨損的影響 冷卻液的影響 62 二 積屑瘤 在一定的切削速度下切削塑性材料時 常在刀具前刀面上靠近刀刃部位粘附著的一小塊很硬的金屬 稱為積屑瘤 1 積屑瘤的形成 1 4 5積屑瘤 殘余應力與加工硬化 63 2 積屑瘤對加工過程的影響 有利 使 0增大 使切削過程變得輕快 可代替主刀刃和前刀面進行切削 保護刀具 所以 粗加工時可以利用 二 積屑瘤 不利 積屑瘤不穩(wěn)定 易引起振動 使Ra增大 會引起ap的變化 使加工精度降低 所以 精加工時應盡量避免 1 4 5積屑瘤 殘余應力與加工硬化 64 3 積屑瘤的影響因素及控制 二 積屑瘤 切削速度 切中碳鋼 100m min不產生 冷卻潤滑條件300 500oC最易產生 500oC趨于消失 提高硬度 降低塑性 HRC50 低速或高速 選用切削液 控制措施 工件材料 塑性越大 越易產生 影響因素 1 4 5積屑瘤 殘余應力與加工硬化 65 1 4 5殘余應力 殘余應力概念 未施加任何外力作用情況下 材料內部保持平衡而存在的應力 殘余張應力 易使加工表面產生裂紋 降低零件疲勞強度 殘余壓應力 有利于提高零件疲勞強度 殘余應力分布不均 會使工件發(fā)生變形 影響形狀和尺寸精度 66 1 4 5殘余應力 熱塑變形效應 表層張應力 里層壓應力 里層金屬彈性恢復 若里層金屬產生壓縮變形 則彈性恢復后表層得到壓應力 里層為張應力 表層金屬相變 影響復雜 若切削區(qū)溫度超過相變溫度 則珠光體受熱轉變成奧氏體 冷卻后又轉變成馬氏體 體積膨脹 表層產生壓應力 實際應力狀態(tài)是上述各因素影響的綜合結果 殘余應力產生原因 控制切削過程 盡可能減小殘余應力 時效處理 最大限度減小殘余應力 殘余壓應力的利用 采用滾壓 噴丸等方法 67 3 4 3加工硬化 加工硬化概念 已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象 加工表面嚴重變形層內金屬晶格拉長 擠緊 扭曲 碎裂 使表層組織硬化 硬化程度 3 13 式中H 硬化層顯微硬度 HV H0 基體層顯微硬度 HV 硬化層深度 指硬化層深入基體的距離 hd m 68 1 4 5加工硬化 減小切削變形 提高切速 加大前角 減小刃口半徑等 減小摩擦 如加大后角 提高刀具刃磨質量等 進行適當?shù)臒崽幚?69 1 刀具磨損形式 后刀面磨損 VB 前刀面磨損 KT 前后刀面同時磨損 1 4 6刀具磨損 刀具磨損形態(tài) 正常磨損 70 1 4 6刀具磨損 非正常磨損 破損 裂紋 崩刃 破碎等 卷刃 刀刃塑性變形 所以 應在刀具正常磨損階段后期 急劇磨損階段之前刃磨刀具 71 1 4 7刀具壽命 刀具壽命 耐用度 概念 刀具從切削開始至磨鈍標準的切削時間 用T表示 刀具總壽命 一把新刀從投入切削開始至報廢為止的總切削時間 其間包括多次重磨 72 3 刀具耐用度 2 影響刀具耐用度的因素 vc f ap CT 與工件材料和刀具材料有關的常數(shù) 切削用量影響刀具耐用度 vc f ap愈大 刀具磨損加劇 例 硬質合金車削 b 735MPa碳素結構鋼 工件材料和刀具材料影響刀具耐用度 73 切削加工用量的選擇順序 盡可能大的背吃刀量ap 盡可能大的進給量f 切削速度vc 3 刀具耐用度 2 影響刀具耐用度的因素 74 1 4 7刀具壽命 不同刀具材料壽命 耐用度 比較 75 1 5工件材料切削加工性 1 5 1工件材料切削加工性的概念和衡量指標 一 切削加工性的概念 切削加工性是指在一定切削條件下 對工件材料進行切削加工的難易程度 如難加工材料 加工性差 切削加工性是相對的 76 二 切削加工性的衡量指標 1 以加工質量衡量切削加工性 在一定條件下 以是否易達到所要求的表面質量的各項指標來衡量 2 以考慮生產率和刀具耐用度衡量切削加工性 在保證生產率的條件下 以刀具耐用度的高低來衡量 在保證耐用度的條件下 以允許切削速度的高低來衡量 77 3 以單位切削力衡量切削加工性 4 以考慮工作的穩(wěn)定性和安全生產衡量切削加工性 在自動化生產中 以是否易斷屑來衡量 在重型機床上以考慮人身和設備安全 在相同切削條件下 以切削力的大小來衡量 由此可知 同一材料很難在各項指標中同時獲得良好的評價 但總的來說 某材料被切削時 刀具的耐用度高 所允許的切削速度高 質量易保證 易斷屑 切削力小 則加工性好 反之加工性差 78 三 常用衡量加工性的標志 V 是最常用的切削加工性標志 它的含義是 當?shù)毒吣陀枚葹門 min或s 時 切削某種材料所允許的切削速度 V 愈高 加工性愈好 一般情況下 可取T 60min V 寫作V60 常以 b 0 637GPa 60kgf min 的45鋼的V60作為基準 寫作 V60 j 其它被切材料的V60與之相比 則得相對加工性Kv為 當Kv 1時 表明該材料比45鋼易切削 當Kv 1時 表明該材料比45鋼難切削 各種材料的相對加工性Kv乘以45鋼的切削速度 即可得出切削各種材料的可用切削速度 79 一 影響工件材料切削加工性的因素 1 工件材料的物理力學性能和化學性質硬度 硬度越高 切削加工性越低 硬質點越多 形狀越尖銳 分布越廣 加工性越低 加工硬化指標越高 切削加工性越低 強度 強度越高 切削加工性越低 塑性 韌性 熱導率 1 5 2影響工件材料切削加工性的因素及改善切削加工性的措施 不硬不強塑韌性適中熱導率大適于切削 80 2 化學成分對切削加工性的影響 材料的化學成分是通過對其物理力學性能的影響而影響切削加工性的 鋼 高碳鋼 中碳鋼 低碳鋼 鋼中加入Cr Ni Mn V Mo等可提高強度和硬度 而加入Al Si等易形成硬質點 加劇刀具磨損 易切鋼鑄鐵 化學元素對碳的石墨化作用 促進石墨化作用 Al Si Ni Cu Ti 時切削加工性提高 反之降低 81 3 金屬組織對切削加工性的影響金屬材料中不同的金相組織 產生不同的力學性能 對切削加工性影響也不同 低碳鋼 鐵素體組織多 強度 硬度低 延伸率高 易塑性變形 中碳鋼 珠光體 鐵素體 中等強度 硬度和塑性 淬火鋼 以馬氏體為主 強度 硬度均高 刀具磨損劇烈 而加入Al Si等易形成硬質點 加劇刀具磨損 鑄鐵 灰鑄鐵 冷硬鑄鐵 各相的分布 形狀和大小 珠光體 片狀 球狀 4 切削條件對切削加工性的影響 82 1 調整化學成分 發(fā)展易切鋼 易切鋼 切削力小 容易斷屑刀具耐用度高加工表面質量好 如鋼中加入少量的硫 硒 鉛 鉍 磷等 雖略降低鋼的強度 但也同時降低鋼的塑性 對加工性有利 硫能引起鋼的紅脆性 但若適當提高錳的含量 則可避免 硫與錳形成的硫化錳 與鐵形成的硫化鐵等 質地很軟 可成為切削時塑性變形區(qū)中的應力集中源 能降低切削力 使切屑易折斷 減小積屑瘤的形成 減少刀具磨損 硒 鉛 鉍也有類似作用 磷能降低鐵素體的塑性 使切屑易于折斷 二 改善工件材料切削加工性的途徑 83 2 對工件進行相應的熱處理 使材料盡可能在最適宜的組織狀態(tài)下進行切削 同樣成分的材料 金相組織不同 加工性也不同 低碳鋼通過正火處理后 細化晶粒 硬度提高 塑性降低 有利于減小刀具的粘結磨損 減小積屑瘤 改善工件表面粗糙度 高碳鋼和工具鋼球化退火后 硬度下降 可減小刀具磨損 不銹鋼以調質到HRC28為宜 硬度過低 塑性大 工件表面粗糙度差 硬度高則刀具易磨損 白口鑄鐵可在950 1000 長時間退火而成可鍛鑄鐵 切削就較容易 84 1 選擇合適的刀具材料 2 選擇合理的刀具幾何參數(shù) 合理地制訂切削用量 3 恰當?shù)剡x用切削液等 4 對排屑 卷屑 斷屑和容屑給予足夠的重視 5 提高工藝系統(tǒng)的剛性 增大機床的功率 6 研磨刀具各刀面 使其達到很低的表面粗糙度 以減小粘結 減少因沖擊造成的微崩刃 3 改善切削條件 85 刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具耐用度的選擇切削用量的選擇切削液的選擇 1 6金屬切削基本條件的合理選擇 86 刀具幾何參數(shù)包括 刀具角度 刀面形式 切削刃形狀等 刀具合理的幾何參數(shù) 是指在保證加工質量的前提下 能夠獲得最高刀具耐用度 從而達到提高切削效率或降低生產成本目的的幾何參數(shù) 1 6 1刀具合理幾何參數(shù)的選擇 87 前角及前面形狀的選擇 1 前角的功用及合理前角的選擇1 前角的主要功用 影響切削區(qū)的變形程度 影響切削刃與刀頭的強度 影響切屑形態(tài)和斷屑效果 影響已加工表面質量 88 2 合理前角的概念一定條件下 前角有一個合理的數(shù)值 3 合理前角的選擇原則 工件材料強度越大 硬度越高 應取越小的前角 甚至可取負值 加工塑性材料應取較大的前角 加工脆性材料可取較小的前角 粗加工 特別是斷續(xù)切削 應適當減小前角 89 圖3 1前角的合理數(shù)值 返回本章目錄 90 圖3 2加工材料不同時的合理前角 91 后角的選擇 1 后角的功用1 后角的主要功用是減小后面與過渡表面之間的磨擦 2 后角越大 值越小 切削刃越鋒利 3 增大后角 刀頭的強度削弱 導熱面積和容熱體積減小 92 2 合理后角的選擇原則1 工件塑 脆2 刀具硬 高3 工藝系統(tǒng)剛性差 應適當減小后角 93 主偏角 副偏角及刀尖形狀的選擇 1 主偏角和副偏角的功用1 影響切削加工殘留面積高度減小主偏角和副偏角 可以減小已加工表面粗糙度 94 2 影響三個切削分力的大小和比例關系 增大主偏角 可使背向力減小 進給力增大 增大副偏角也可使得背向力減小 3 影響刀