機(jī)械工藝制造基礎(chǔ)課程切削原理

機(jī)械工藝制造基礎(chǔ)課程切削原理第1頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月<1>表面:外圓面,內(nèi)圓面,平面和成型面.

4.1.3切削用量及選用

4.1.3.1零件表面的形成及切削運(yùn)動(dòng)Fig1-1第2頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月<2>切削運(yùn)動(dòng):刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。A.主運(yùn)動(dòng)<Ⅰ>:切下切屑最基本的運(yùn)動(dòng)。B.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)<Ⅱ>:使金屬層不斷投入切削,從而加工出完整表面所需的運(yùn)動(dòng)。工件加工三個(gè)變化的表面:待加工表面；加工表面（或過(guò)渡表面）；已加工表面。第3頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡa)車(chē)外圓面b)磨外圓面c)刨平面d)鉆孔返回第4頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.1.3.2切削要素

切削要素包括切削用量三要素和切削層幾何參數(shù)。

<1>切削速度:工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。車(chē)外圓:

=dwn/100060(m/s)刨或插:=2Lnr/100060(m/s)

dw--待加工表面直徑(mm)n--工件轉(zhuǎn)速(/min)L--往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度nr--主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)第5頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月<2>進(jìn)給量:工件或刀具運(yùn)動(dòng)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi),刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移(進(jìn)刀量).

A.車(chē)削時(shí):每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r).B.刨削:每行程進(jìn)給量f(mm/stroke).C.銑削:每齒進(jìn)給量a?(mm/Z)進(jìn)給速度

mm/s)

=?n/60=a??z?n/60(mm/s)第6頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月<3>背吃刀量ap:待加工表面間的垂直距離。

對(duì)車(chē)外圓:ap=(dw-dm)/2

apdwdm第7頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月hD

bDap

kr

切削層幾何參數(shù)兩個(gè)相鄰加工表面之間的那層材料,垂直于切削速度的平面內(nèi)觀察和度量,切削厚度,切削寬度和切削面積。待加工表面ap加工表面

fkrdwdm第8頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)切削厚度hD:兩相鄰加工表面間的垂直距離.

hD=?sinkr(車(chē))(2)切削寬度bD:沿主切削刃度量的切削尺寸.

bD=ap/sinkr(3)切削面積AD:切削層在垂直于切削速度截面內(nèi)的面積.AD=hD?bD=?ap

hD

bDap

kr第9頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1.3.3切削用量的選擇原則在實(shí)際應(yīng)用中，一般首先選盡可能大的背吃刀量，其次選盡可能大的進(jìn)給量，最后選盡可能大的切削速度。（1）背吃刀量的選擇：第一次走刀的背吃刀量，應(yīng)在機(jī)床工藝系統(tǒng)的承受能力范圍內(nèi)盡可能取大值，其后的背吃刀量相對(duì)的可取小些。（2）進(jìn)給量的選擇：粗加工時(shí)，盡可能取大值。精加工時(shí)，宜選擇較小數(shù)值。（3）切削速度的選擇：在選定了背吃刀量及進(jìn)給量后，可根據(jù)合理的刀具耐用度，用計(jì)算法或查表法選擇切削速度。第10頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1.4切削刀具

按刀具切削加工類(lèi)型，可分為切刀類(lèi)、孔加工類(lèi)、銑刀類(lèi)、拉刀類(lèi)、螺紋刀具類(lèi)、齒輪刀具類(lèi)、磨具類(lèi)及其它。按刀具材料，分為碳素鋼刀具、高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等。按刀具結(jié)構(gòu)，分為整體式、鑲片式、復(fù)合式刀具等。第11頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)刀具切削部分材料的要求1）高的硬度和耐磨性2）足夠的強(qiáng)度和韌性3）較好的熱硬性4）良好的工藝性5）經(jīng)濟(jì)性4.1.4.2刀具材料

刀具材料的發(fā)展第13頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月刀具材料的發(fā)展與切削加工高速化的關(guān)系切削速度（m/min）2000100050020010050201018001850190019502000年代碳素工具鋼合金工具鋼WC系硬質(zhì)合金高速鋼WC-TiC系硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金TiAlN涂層硬質(zhì)合金DLC涂層硬質(zhì)合金TiC-TiN金屬陶瓷聚晶立方氮化硼（PCBN）陶瓷聚晶金剛石（PCD）第14頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天然金剛石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬質(zhì)合金涂層WC硬質(zhì)合金涂層超細(xì)粒狀硬金屬涂層高速鋼TiN涂層高速鋼斷裂韌性耐磨性刀具材料的耐磨性與斷裂韌性第15頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月刀具材料種類(lèi)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(zhì)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?！舾咚黉?/p>

高速鋼：100年前，美國(guó)機(jī)械工程師泰勒(F.WTaylor)和冶金工程師懷特(M.White)在經(jīng)過(guò)廣泛而系統(tǒng)的切削試驗(yàn)之后，確立了切削用高速鋼的最佳成分W18Cr4V(C0.75%，W18%，Cr4.0%，V1.0%)，當(dāng)時(shí)切削中碳鋼速度為30m/min，比之前提高了十幾倍。

2.常用刀具材料第16頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆高速鋼特點(diǎn)：1）強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的2～3倍；2）韌性高，比硬質(zhì)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(yīng)用：常用于制造各種復(fù)雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。第17頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表2-9常用高速鋼牌號(hào)及其應(yīng)用范圍類(lèi)別牌號(hào)主要用途普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、絞刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等高性能高速鋼高碳95W18Cr4V用于制造對(duì)韌性要求不高，但對(duì)耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4Mo用于制造形狀簡(jiǎn)單，對(duì)耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復(fù)雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強(qiáng)度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形狀簡(jiǎn)單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強(qiáng)度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復(fù)雜刀具，價(jià)格昂貴第18頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆硬質(zhì)合金

1923年，硬質(zhì)合金的出現(xiàn)使得切削速度提高到每分鐘一百多米至幾百米，而且其硬度很高，可以切削高速鋼所加工不了的材料。硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni、Mo等）經(jīng)高壓成型后，再在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠(yuǎn)高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。硬質(zhì)合金的不足是與高速鋼相比，其抗彎強(qiáng)度較低、脆性較大，抗振動(dòng)和沖擊性能也較差。

硬質(zhì)合金因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來(lái)制作各種刀具。在我國(guó)，絕大多數(shù)車(chē)刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質(zhì)合金制造，目前，在一些較復(fù)雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開(kāi)始應(yīng)用硬質(zhì)合金制造。第19頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表2-10各種硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍牌號(hào)應(yīng)用范圍YG3X鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG3鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG6X普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工、半精加工YG6鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工YG8鑄鐵、有色金屬及合金、非金屬材料粗加工，也可用于斷續(xù)切削YG6A冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工和精加工YT30碳素鋼、合金鋼的精加工YT15碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、半精加工，亦可用于斷續(xù)切削時(shí)的精加工YT14同YT15YT5碳素鋼、合金鋼的粗加工，也可以用于斷續(xù)切削YW1高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和精加工YW2高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量硬度、耐磨性、切削速度抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量硬度、耐磨性、切削速度抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量硬度、耐磨性、切削速度第20頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆陶瓷刀具材料

陶瓷材料比硬質(zhì)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(xué)惰性好，摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)和擴(kuò)散磨損能力強(qiáng)，因而能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點(diǎn)是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強(qiáng)度低。第21頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆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(dá)0.01μm，刀具壽命可達(dá)數(shù)百小時(shí)。因價(jià)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(jià)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(dá)1200℃，化學(xué)惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(shí)可以代替磨削加工。第22頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.1.4.3刀具的幾何形狀及參數(shù)

刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車(chē)刀的演變或組合。圖2-48各種刀具切削部分的形狀第23頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.車(chē)刀的組成車(chē)刀的切削部分由3個(gè)刀面、2個(gè)刀刃和1個(gè)刀尖組成。刀桿前刀面副切削刃刀尖副后刀面主后刀面主切削刃第24頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

A.前刀面：切屑流出所經(jīng)過(guò)的表面。

B.主后刀面：刀具與工件的加工表面相對(duì)的表面.

C.副后刀面：刀具上與工件的已加工表面相對(duì)的表面.

D.主切削刃：前刀面與主后刀面的交線，切削工作.

E.副切削刃：前刀面與副后刀面的交線，部分切削工作.

F.刀尖：主切削刃與副切削刃交點(diǎn)，過(guò)渡圓弧.第25頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2車(chē)刀切削部分的幾何參數(shù)

刀具標(biāo)注角度坐標(biāo)系主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面PoA1）基面Pr：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與主運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面?；媾c刀具底面平行。切削平面Ps基面Pr車(chē)刀主剖面坐標(biāo)系2）切削平面Ps：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面Po：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。第26頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）前角γo

在主剖面內(nèi)測(cè)量，是前刀面與基面的夾角。γo影響切削難易程度。增大前角可使刀具鋒利，切削輕快。但前角過(guò)大，刀刃和刀尖強(qiáng)度下降，刀具導(dǎo)熱體積減小，影響刀具壽命。Aκr′A向f車(chē)刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλsγ0刀具標(biāo)注角度

用硬質(zhì)合金車(chē)刀切削鋼件，γo取10～20°；切削灰鑄鐵，γo取5～15°；切削鋁及鋁臺(tái)金，γo取25～35°；切削高強(qiáng)度鋼，γo取-5～-10°。第27頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Aκr′A向f車(chē)刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs2）后角αo

后角αo在主剖面內(nèi)測(cè)量，是主后刀面與切削平面的夾角。

后角的作用是為了減小主后刀面與工件加工表面之間的摩擦以及主后刀面的磨損。但后角過(guò)大，刀刃強(qiáng)度下降，刀具導(dǎo)熱體積減小，反而會(huì)加快主后刀面的磨損。α0

粗加工和承受沖擊載荷的刀具，為了使刀刃有足夠強(qiáng)度，后角可選小些，一般為4°～6°；精加工時(shí)切深較小，為保證加工的表面質(zhì)量，后角可選大一些，一般為8°～12°。第28頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

主偏角應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象正確選取，車(chē)刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°幾種。3）主偏角κr

κr的大小影響刀具壽命。減小主偏角，主刃參加切削的長(zhǎng)度增加，負(fù)荷減輕，同時(shí)加強(qiáng)了刀尖，增大了散熱面積，使刀具壽命提高。κr的大小還影響切削分力。減小主偏角使吃刀抗力增大，當(dāng)加工剛性較弱的工件時(shí)，易引起工件變形和振動(dòng)。Aκr′A向f車(chē)刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλsκr第29頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月κr′AA向f車(chē)刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs4）副偏角κr′

副偏角的作用是為了減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，以防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。副偏角的大小影響刀尖強(qiáng)度和表面粗糙度。κr′

在切深、進(jìn)給量和主偏角相同的情況下，減小副偏角可使殘留面積減小，表面粗糙度降低。第30頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a）b）c）刃傾角對(duì)排屑方向的影響5）刃傾角λs——切削平面內(nèi)測(cè)量，是主切削刃與基面的夾角。當(dāng)?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c(diǎn)時(shí),λs定為正值；反之為負(fù)。

λs影響刀尖強(qiáng)度和切屑流動(dòng)方向。粗加工時(shí)為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，λs常取負(fù)值；精加工時(shí)為防止切屑劃傷已加工表面，λs常取正值或零。第31頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.刀具工作角度◆刀具安裝對(duì)工作角度的影響車(chē)刀安裝高度對(duì)工作角度的影響γre=γrα0e=α0a）α

0e＜α0b）α

0e＞α0c）γre＜γrγre＞γr

第32頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.車(chē)刀的結(jié)構(gòu)形式車(chē)刀的結(jié)構(gòu)形式有：整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片式。第33頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2金屬切削加工的基礎(chǔ)理論

4.2.1切削過(guò)程及切屑種類(lèi)1.切屑形成過(guò)程彈性變形塑性變形被擠裂沿前刀面流出成為切屑ααα圖4-13切屑形成過(guò)程abc第34頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

切屑的形成與切離過(guò)程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過(guò)程。FABOM45°a）正擠壓FABOM45°b）偏擠壓OMFc）切削

正擠壓：金屬材料受擠壓時(shí)，最大剪應(yīng)力方向與作用力方向約成45°

偏擠壓：金屬材料一部分受擠壓時(shí)，OB線以下金屬由于母體阻礙，不能沿AB線滑移，而只能沿OM線滑移

切削：與偏擠壓情況類(lèi)似。彈性變形→剪切應(yīng)力增大，達(dá)到屈服點(diǎn)→產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移→剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度→切屑與母體脫離。金屬擠壓與切削比較擠壓與切削第35頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-3切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=τsΦ剪切角金屬切削變形過(guò)程第36頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第Ⅰ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(guò)程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。切削部位三個(gè)變形區(qū)ⅠⅢⅡ

第Ⅲ變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。三個(gè)變形區(qū)分析

第Ⅱ變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時(shí)受前刀面擠壓與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。第37頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月形成條件影響名稱(chēng)簡(jiǎn)圖形態(tài)變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節(jié)狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規(guī)則塊狀顆粒剪切滑移尚未達(dá)到斷裂程度局部剪切應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力完全達(dá)到斷裂強(qiáng)度未經(jīng)塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進(jìn)給量較小，刀具前角較大加工塑性材料，切削速度較低，進(jìn)給量較大，刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料，刀具前角較小切削過(guò)程平穩(wěn)，表面粗糙度小，妨礙切削工作，應(yīng)設(shè)法斷屑切削過(guò)程欠平穩(wěn)，表面粗糙度欠佳切削力波動(dòng)較大，切削過(guò)程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動(dòng)大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑擠裂切屑單元切屑崩碎切屑切屑類(lèi)型及形成條件第38頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切屑類(lèi)型帶狀切屑擠裂切屑節(jié)狀切屑崩碎切屑第39頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長(zhǎng)度縮小，寬度基本不變?？捎闷浔硎厩邢鲗幼兊淖冃纬潭取chhDhchLD切屑與切削層尺寸◆厚度變形系數(shù)◆長(zhǎng)度變形系數(shù)變形系數(shù)第40頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2積屑瘤

積屑瘤成因◆

一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接。◆粘接金屬?lài)?yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化?！?/p>

增大前角，保護(hù)刀刃◆

影響加工精度和表面粗糙度滯留—粘接—長(zhǎng)大積屑瘤形成過(guò)程積屑瘤影響切屑刀具圖3-23積屑瘤積屑瘤第41頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月積屑瘤的控制影響積屑瘤形成的主要因素有工件材料的性能、切削速度和冷卻潤(rùn)滑條件等。◆工件材料的性能：主要是塑性；◆切削速度：5~50m/min;◆采用適當(dāng)?shù)那邢饕海壕?chē)、精銑高速切削拉削、鉸削、寬刀精刨低速切削第42頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3殘余應(yīng)力與冷硬現(xiàn)象

殘余應(yīng)力概念未施加任何外力作用情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。殘余應(yīng)力種類(lèi)及影響◆

殘余張應(yīng)力：

易使加工表面產(chǎn)生裂紋，降低零件疲勞強(qiáng)度◆殘余壓應(yīng)力：

有利于提高零件疲勞強(qiáng)度◆殘余應(yīng)力分布不均：

會(huì)使工件發(fā)生變形，影響形狀和尺寸精度第43頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)象加工硬化產(chǎn)生原因第44頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆硬化程度式中H——硬化層顯微硬度（HV）；

H0——基體層顯微硬度（HV）?！粲不瘜由疃戎赣不瘜由钊牖w的距離Δhd（μm）加工硬化度量距表面深度HVH0hiH0加工硬化與表面深度的關(guān)系第45頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆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(zhì)量等◆進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚砑庸び不目刂频?6頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv切削力的分解4.2.4切削力與切削功率

切削力來(lái)源★

3個(gè)變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性變形抗力★

切屑、工件與刀具間摩擦力F切削合力Fc主切削力Fp吃刀抗力Ff進(jìn)給抗力切削力分解第47頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第49頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切削力經(jīng)驗(yàn)公式式中CFc——與工件、刀具材料有關(guān)系數(shù)；

xFc

——切削深度ap對(duì)切削力影響指數(shù)；

yFc——進(jìn)給量f對(duì)切削力影響指數(shù)；

KFc

——考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。例如：硬質(zhì)合金車(chē)刀前角10o、主偏角45o，車(chē)削結(jié)構(gòu)鋼外圓時(shí)：C=1470,x=1,y=0.75。表明背吃刀量的影響>進(jìn)給量的影響。第50頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單位切削力

切除單位切削層面積的主切削力（令修正系數(shù)KFc

=1）式中

Fc

——主切削力（N）；

v

——主運(yùn)動(dòng)速度（m/s）。

切削功率第51頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.5切削熱切削熱來(lái)源★

切削過(guò)程變形和摩擦所消耗功，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠崆邢鳠嵊汕行?、工件、刀具和周?chē)橘|(zhì)（切削液、空氣)等傳散出去工件切屑刀具切削熱的來(lái)源與傳出切削熱傳出★

主要來(lái)源

QA=QD+QFF+QFR（3-12）式中，QD

,QFF,QFR分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量第52頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

切削溫度及其影響因素一般是指切削區(qū)的平均溫度。★切削用量的影響：v>f>αpv→2v,32%f→2f,18%αp→

2αp,7%★刀具幾何參數(shù)的影響A前角γ0：γ0<15°時(shí)，γ0↑，切削溫度↓；B主偏角Kγ:Kγ↓時(shí)，切削溫度↓，刀具強(qiáng)度↑?！锕ぜ牧系挠绊懲ㄟ^(guò)強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能的不同對(duì)切削溫度產(chǎn)生影響。第53頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.6冷卻潤(rùn)滑液的應(yīng)用

生產(chǎn)中常用的冷卻潤(rùn)滑液主要有：（1）水基類(lèi)：如水溶液、乳化液等，熱容量大，流動(dòng)性好，因此冷卻效果極佳。多用于粗加工。（2）油基類(lèi)：如植物油、礦物油等，熱容量小，流動(dòng)性比前者稍差，但潤(rùn)滑效果非常好。常用于精加工或某些成形表面的加工中。第54頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2.7刀具磨損與耐用度

刀具磨損形態(tài)◆正常磨損前刀面磨損形式：月牙洼形成條件：加工塑性材料，v大，hD大影響：削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量

后刀面磨損形式：后角=0的磨損面（參數(shù)——VB，VBmax）形成條件：加工塑性材料,v較小,hD

較??；加工脆性材料影響：切削力↑,切削溫度↑,產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量VBVBmaxa)

KTKBb)刀具磨損形態(tài)前、后刀面磨損第55頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月◆非正常磨損破損（裂紋、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性變形）刀具磨損過(guò)程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時(shí)間刀具磨損過(guò)程3個(gè)階段常取后刀面最大允許磨損量VB磨鈍標(biāo)準(zhǔn)第56頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月刀具壽命（耐用度）概念◆刀具從切削開(kāi)始至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間，用T表示?！舻毒呖倝勖?/p>

——一把新刀從投入切削開(kāi)始至報(bào)廢為止的總切削時(shí)間，其間包括多次重磨。式中CT、m、n、p為與工件