第二章切削过程及控制1

,制造技术,第二章,金属切削过程及控制,金属切削过程及控制,研究金属切削过程的目的：,通过研究切削过程中的物理现象如切削热、切削力、刀具磨损等,保证加工质量,提高生产率,减低成本,一、金属切削过程,1,切屑的形成过程,塑性金属,弹性变形,塑性变形,挤裂,切屑流出,第一变形区：,晶粒发生剪切滑,移变形,第二变形区,金属纤维化区域,第三变形区,纤维化与加工硬化区,2,、三个变形区,2.,切屑收缩,-,变形系数,二、变形程度的表示方法,1,、剪切角,剪切面与切削速度之间的夹角,ch,l,c,l,=,x,三、,切屑种类,（,1,）带状切屑,（,2,）挤裂（节状）切屑,（,3,）单元（崩脆）切屑,（,4,）螺旋状与发条状切屑,（,5,）粉末状切屑,（,a,）,带状,切屑；切削塑性较高的材料。,（,b,）,挤裂,切屑；低速切削钢或切削黄铜。,（,c,）,单元,切屑；很低速切削钢或切削铅。,（,d,）,崩碎,切屑。切削脆性金属（,eg,.,铸铁）。,工件,刀具,四、控制措施,加断屑槽,适当增大前角,适当减小进给量,五,.,积屑瘤,（,1,）积屑瘤的产生,（,2,）积屑瘤对切削加工的影响,利：,保护切削刃；,增大了前角；,对粗加工有利,。,弊：,不稳定，使切削深度、切削厚度及切削力不断变化；部分积屑瘤粘在工件表面，使加工表面粗糙；在精加工时要避免积屑瘤的产生。,（,3,）积屑瘤的控制,切削材料的硬度和塑性,切削速度,切削液,六、切削力和切削功率,切削力的产生：,（,1,）切削层金属、切屑和工件表层金属的弹、塑性变形所产生的抗力。,（,2,）刀具与切屑、工件之间的摩擦力。,切削力的分解,以车外圆为例,切削力分解为：,F,f,-,-,进给抗力,F,p,-,切深抗力,F,c,-,主切切削,合力,:,切削功率,n,w,工件转速,F,z,主切削力（即,F,c,）,F,x,进给抗力（即,F,f,）,（,kW,）,单位切削力,单位切削力试制单位切削面积上的主切削力，用,p,表示：,p=,Fz,/Ac=,Fz,/,ap,/f,其中：,Fz,_,主切削力（,N,）；,Ac,_,切屑层截面面积；,a,p,_,切削深度；,f_,进给量。,由单位切削力和切屑要素可确定主切削力。,七、,切削热和切削温度,（1）,切削热的来源,被加工工件材料的弹性、塑性变形,切屑与前刀面摩擦,后刀面与已加工表面间,的,摩擦,Q=,Fz,v,Q-,每秒钟产生的切削热。,（,2,）切削温度及其影响因素,切削温度,是指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。,影响切削温度的主要因素：,(a),工件材料；,(b),切削用量；,(d),刀具几何角度；,(e),刀具几何磨损。,切削热来源：第,I,、,II,、,III,变形区及摩擦。,切削热传散：,切屑、刀具、工件,及,周围介 质,（空气、切削液）。,影响切削温度的主要因素：,切削速度,v,:,当,v,提高一倍时，切削温度大约 增高,20-30%,。,进给量,f,:,f,增大一倍，切削温度只升高,10%,。,切削深度,a,p,:,切削深度增大一倍，切削温度,升高3%,。,切削用量对切削温度的影响,：,v,最大,，,f,次之,a,p,最小。,（3）,切削液的种类,切削油,：,润滑性能好，但流动性差，吸热少，冷却作用,相对较小。,乳化液：,良好的流动性和冷却作用，还有一定的润滑性能。,离子型,溶液：,流动性好，能吸收大量的热。,(4),切削液,的使用,硬质合金刀具,一般不采用冷却液。,高速钢刀具,一般采用切削油。,磨削加工,采用乳化液或离子型切削液。,铸铁工件,一般不采用切削液。,八、,刀具的磨损及耐用度,(1)刀具磨损的三种形式:,前刀面磨损,(,月牙洼),后刀面磨损,前、后刀面磨损,(3),刀具耐用度,刀具耐用度,是刀具两次刃磨之间实际进行切削的时间。,切削用量对,刀具耐用度,T,的影响：,v,最大，,f,次之,a,p,最小。,(2)刀具磨损,的,三个阶段,：,初期磨损：,正常磨损,：,急剧磨损：,九、零件的加工质量和生产效率,1.,切削加工的主要技术指标,加工精度,尺寸精度,IT01,IT0,IT1,IT18.,形状精度,位置精度,表面质量,表面粗糙度,Ra,已加工表面的加工硬化和残余应力,2.,生产率,(R,0,),：,单位时间内，生产零件的数量,R,0,=1/tw,t,w,生产一个零件所需总时间。,t,w,=t,m,+,t,c,+t,0,t,m,-,-,基本工艺时间；,t,c,-,-,辅助工艺时间；,t,0,-,-,其它,。,十、切削用量的选择,切削用量同加工生产率的关系,加工生产率：,P,=,1/tm,车外圆时：,t,m,=,L,w,/,a,p,(,n,w,f),=,dw,Lw,/(1000 v,a,p,f),d,w,_,毛坯直径；,_,加工余量；,L,w,_,工件切削部分长度；,n,w,_,工件转速。,由于,dw,、,Lw,、,均为常数,令,A,0,1000,(,dwLw,),则,P,=,A,0,v,ap,f,切削用量的选择原则,为提高刀具的耐用度和提高生产率，应首先选取尽可能大的,a,p,，再根据机床动力和刚性或表面粗糙度值选,f,最后确定,v,。,