第五講 切削基本理論應(yīng)用(簡版)

1、金屬切削與機床Metal Cutting & Machine ToolsMetal Cutting & Machine Tools 第五講第五講 切削基本理論的應(yīng)用切削基本理論的應(yīng)用 l切屑控制l材料的切削加工性l切削液選用l已加工表面質(zhì)量l刀具幾何參數(shù)的選擇l切削用量的選擇Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀 常見的切屑形狀有帶狀 切屑、管狀切屑、長緊卷屑、發(fā)條狀卷屑、寶塔狀卷屑等。Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀帶狀 切屑 帶狀屑連綿不斷，易纏繞在工件或刀

2、具上，造成劃傷工件表面或打壞刀刃，甚至傷害操作人員。故一般應(yīng)避免形成帶狀屑。但在某些情況下(如加工盲孔)，為了使切屑順利地排出，希望形成帶狀屑或長緊卷屑。Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀寶塔狀狀 切屑 在自動機床或自動線上，排屑及清除對加工在自動機床或自動線上，排屑及清除對加工的連續(xù)性很重要，故希望形成不纏繞工件和刀具的連續(xù)性很重要，故希望形成不纏繞工件和刀具且易清除的寶塔狀卷屑。且易清除的寶塔狀卷屑。Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀發(fā)條狀 切屑 在重型車床上，因切屑又厚

3、又寬，為安全起見在重型車床上，因切屑又厚又寬，為安全起見，希望形成發(fā)條狀屑，并使其在工件加工表面上，希望形成發(fā)條狀屑，并使其在工件加工表面上頂斷，靠自重墜落。頂斷，靠自重墜落。 Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀C形切屑 “C”形形“6”形屑不會傷工件表面或打刀刃，形屑不會傷工件表面或打刀刃，也不易傷人。多數(shù)是使它碰撞在刀具后刀面或工也不易傷人。多數(shù)是使它碰撞在刀具后刀面或工件表面上而折斷，但這樣會影響切削過程的平穩(wěn)件表面上而折斷，但這樣會影響切削過程的平穩(wěn)性，也會影響已加工表面粗糙度。性，也會影響已加工表面粗糙度。 Metal Cu

4、tting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l切屑形狀 不連續(xù)的碎屑，由于在切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機床，已加工表面粗糙，在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。手段： 減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀單元切屑；同時適當提高切削速度，增加工件塑性。 Metal Cutting & Machine Tools l切屑流向與折斷切屑的流向 1、在直角自由切削時，切屑在正交平面流出。 2、在直角非自由切削時，切屑流出方向與正交平面成出屑角切屑控制切屑控制Metal Cutting & Machine Tools l切屑流向與折斷影響切屑流向的主要參數(shù)是s，r，o切

5、屑控制切屑控制Metal Cutting & Machine Tools l切屑流向與折斷影響切屑流向的主要參數(shù)是s，r，o切屑控制切屑控制Metal Cutting & Machine Tools l切屑流向與折斷斷屑臺工作機理： 厚度為hch的切屑受到斷屑臺推力FBn作用產(chǎn)生彎曲，并產(chǎn)生卷曲應(yīng)變。卷曲半徑由0逐漸增大到，當切屑端部碰到后刀面時，切屑產(chǎn)生反向彎曲應(yīng)變，最后彎曲應(yīng)變max大于材料極限應(yīng)變b時折斷。切屑控制切屑控制Metal Cutting & Machine Tools l切屑流向與折斷切屑折斷條件： 增大切屑的塑性變形和硬脆性，從而促使切屑卷曲并折斷。

6、 切屑越厚（切屑越厚（hch越越大），切屑卷曲半徑大），切屑卷曲半徑越小越小，材料硬度越高、脆性越大（極限應(yīng)變值，材料硬度越高、脆性越大（極限應(yīng)變值b越越小?。r，切屑越容易折斷。）時，切屑越容易折斷。 切屑控制切屑控制Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l斷屑措施設(shè)置斷屑槽：直線型、全圓弧型、直線圓弧型1、全圓弧形前角=25o35o。適用于切削紫銅、不銹鋼等高塑性材料。2、其它兩種前角=5o15o，適用于切削碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼等Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l斷屑措施 在切削用量參數(shù)

7、中，對斷屑影響最大的是進給量f。Metal Cutting & Machine Tools 切屑控制切屑控制l斷屑措施 切削刃上開分屑槽Metal Cutting & Machine Tools 材料的切削加工性材料的切削加工性l切削加工性指標 工件材料的切削加工性是指在一定的加工條件下工件材料被切削的難易程度。1、工件材料的性能指標材料硬度、抗拉強度、伸長率、沖擊刃度、熱導(dǎo)率2、相對加工性指標60600rvKvMetal Cutting & Machine Tools 材料的切削加工性材料的切削加工性l切削加工性指標 工件材料加工時的情況和要求不同，材料加工難易程度的

8、評價標準也不同。3、粗加工時用刀具耐用度和切削力作為指標4、精加工時用已加工表面粗糙度作為指標 切削加工性是一個相對概念Metal Cutting & Machine Tools 材料的切削加工性材料的切削加工性加工性加工性等級等級名稱及種類名稱及種類相對加工性相對加工性KvKv典型材料典型材料1 1很容易切很容易切削材料削材料一般有色金屬一般有色金屬 3.0 3.05-5-55-5-5銅鉛合金銅鉛合金,9-4,9-4鋁銅合金鋁銅合金, ,鋁鋁鎂合金鎂合金2 2容易切削容易切削材料材料易切削鋼易切削鋼2.502.503.003.00退火退火15Cr,15Cr,b b=0.37=0.37

9、0.441GPa0.441GPa自自動機鋼動機鋼,b b=0.393=0.3930.491GPa0.491GPa3 3較易切削鋼較易切削鋼1.601.602.502.50正火正火3030鋼鋼b b=0.441=0.4410.549GPa0.549GPa4 4普通材料普通材料一般鋼及鑄鐵一般鋼及鑄鐵1.001.001.601.604545鋼鋼, ,灰鑄鐵灰鑄鐵5 5稍難切削材料稍難切削材料0.650.651.001.002Cr132Cr13調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì), , b b=0.834GPa=0.834GPa8585鋼鋼b b=0.883GPa=0.883GPa6 6難切削材難切削材料料較難切削材料較難切削

10、材料0.500.500.650.6565Mn65Mn調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì),b b=1.03GPa=1.03GPa 45Cr45Cr調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì), , b b=0.932=0.9320.981GPa0.981GPa7 7難切削材料難切削材料0.150.150.500.5050CrV50CrV調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì),1Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni9Ti,某些鈦合某些鈦合金金8 8很難切削材料很難切削材料 0.150.25mm/r時取為58。(2) 工件的強度、硬度較高時，為增加切削刃的強度，應(yīng)選擇較小的后角。(3) 粗加工或斷續(xù)切削時，為了強化切削刃，應(yīng)選較小的后角。 Metal Cutting & Machin

11、e Tools 刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇l刀具后角及后刀面形狀選擇后角的選擇原則：(4) 當工藝系統(tǒng)剛性較差，容易出現(xiàn)振動時，應(yīng)適當減小后角。為了減小或消除切削時的振動，還可以在車刀后面上磨出bl =0.10.2mm，o1 =0的刃帶。(5) 在尺寸精度要求較嚴的情況下，為限制重磨后刀具尺寸變化，一般選用較小的后角。 Metal Cutting & Machine Tools 刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇l刀具主偏角選擇1)工藝系統(tǒng)的剛度較好時，主偏角可取小值，如r3045，在加工高強度，高硬度的工件時，可取r1030，以增加刀頭的強度。當工藝系統(tǒng)的剛度較差或強力切削時，一

12、般取r6075。 2) 車削細長軸時，為了減小徑向力，取r9093；車削階梯軸時，可取r90；用一把車刀車削外圓、端面和倒角時，可取r4560；鏜盲孔時r 90。對于切削屑控制嚴格的自動化加工，宜取較大的主偏角。 Metal Cutting & Machine Tools l刀具副偏角選擇1）副偏角r的大小主要根據(jù)工件已加工表面的粗糙度要求和刀具強度來選擇，在不引起振動的情況下，盡量取小值。2）精加工時，一般取r510；粗加工時，取r1015。刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇Metal Cutting & Machine Tools 刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇l刀具過度刃

13、的選擇1）硬質(zhì)合金及陶瓷等脆性較大的刀具材料，因其對振動較敏感，刀具的刀尖圓弧半徑r取得較?。籑etal Cutting & Machine Tools 刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇l刃傾角的功能與選擇l刃傾角的功能l(1) 影響切削力的大小與方向 l(2) 影響刀尖強度和散熱條件l(3) 影響切屑的流出方向l(4) 影響切削刃的鋒利程度 Metal Cutting & Machine Tools 刀具幾何參數(shù)選擇刀具幾何參數(shù)選擇l刃傾角的功能與選擇l刃傾角的選擇 在加工鋼件或鑄鐵件時，粗車取s50，精車取s05；有沖擊負荷或斷續(xù)切削取s155。加工高強度鋼、淬硬鋼或強力切

14、削時，為提高刀頭強度，取s3010。當工藝系統(tǒng)剛度較差時，一般不宜采用負刃傾角，以避免徑向力的增加。Metal Cutting & Machine Tools 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇l 合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，使得切削效率最高和加工成本最低的切削用量。制訂合理的切削用量，要綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。Metal Cutting & Machine Tools 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇l切削用量選擇步驟 定定背吃刀量選選進給量計算計算切削速度l1）粗加工l2）半精加工 一次切除余量12

15、2311() ,()3434pppaAaA aA或Metal Cutting & Machine Tools 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇l切削用量選擇步驟 定定背吃刀量選選進給量計算計算切削速度查切削用量簡明手冊Metal Cutting & Machine Tools 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇l切削用量選擇步驟 定定背吃刀量選選進給量計算計算切削速度vvvTvxympCvKT af1000TvnnD實1000cDnv實1000pmEmpafvpPMetal Cutting & Machine Tools 重點掌握重點掌握l切屑形成過程、斷屑的方法

16、l切削加工性的改善方法l切削液的作用及特性l已加工表面質(zhì)量內(nèi)容及影響因素l刀具角度選擇l切削用量選擇Metal Cutting & Machine Tools 練習(xí)一練習(xí)一l在正交平面中，常用斷屑槽的形狀： 直線、直線圓弧、圓弧l斷屑槽的寬度必須與（進給量）和（背吃刀量）聯(lián)系起來考慮。l切削用量中對斷屑影響最大的是（進給量）。l加工純銅等高塑性材料，用（圓弧型）斷屑槽效果好。l實際加工中，獲得（崩碎）切屑時不必考慮斷屑問題。l出屑角（較大）時，易產(chǎn)生管狀螺旋切屑或連續(xù)帶狀切屑。l切削塑性金屬時，切削速度越高越（不容易）斷屑。l中碳鋼的金相組織是珠光體與鐵素體，切削加工性較好。（）l高碳鋼通常通過正火來改善切削加工性。（）l線膨脹系數(shù)大的材料（C）控制加工精度。A容易、B較容易、C難l為改善低碳鋼的切削加工性，一般采用的熱處理工藝是（正火）。Metal Cutting & Machine Tools 練習(xí)二練習(xí)二l零件已加工表面質(zhì)量的含義主要包括的內(nèi)容： （粗糙度）（加工硬化）（殘余應(yīng)力）。l