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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,十四,讲,第三章金属切削过程及控制,3.1,切削过程及切屑类型,3.2,切削力,3.3,切削热、切削温度、切削液,3.4,刀具磨损及刀具耐用度,3.5,切削用量的合理选择,3.6,磨削加工与砂轮,第,十四,讲,3.1,切削过程及切屑类型,3.1.1.,切屑形成过程及切削变形区的划分,塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。图,3-1,所示的金属切削过程中，大致,划分为三个变形区。,图,3-1,第三章金属切削过程及控制,第,十四,讲,3.1.2.,积屑瘤的形成及其对切削过程的影响,1,积屑瘤的形成及其影响,在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面处粘着一块剖面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的,23,倍，这块粘附在前刀面上的金属硬块称为,积屑瘤。如图,3-2,所示。,图,3-2,第三章金属切削过程及控制,第,十四,讲,第三章金属切削过程及控制,2,积屑瘤对切削过程的影响,（,1,）使刀具前角变大,（,2,）使切削厚度变化,（,3,）使加工表面粗糙度增大,（,4,）对刀具寿命的影响,3,防止积屑瘤产生的措施,（,1,）正确选择切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。,（,2,）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。,（,3,）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。,（,4,）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。,第,十四,讲,3.1.3.,切屑的类型及控制,第三章金属切削过程及控制,1,切屑的类型及其分类,图,3-3,切屑类型,a),带状切屑,b),挤裂切屑,c),单元切屑,d),崩碎切屑,第,十四,讲,第三章金属切削过程及控制,2,、切屑的控制,根据,ISO,标准规定，并由我国生产工程学会切削专业委员会推荐的切削分类方法如上图，评判较理想的屑形，应符合：不影响操作者安全、不损伤加工表面、不影响机床正常工作、切屑易于清理等。研究发现，切屑的形状与它的流向和卷曲有关。,I),切屑的流向,直角非自由切削,斜角切削时,II),切削的卷曲,一、切削的折断,断屑原理：,运用力学,弯,弯曲变形,梁,梁产生的,拉,拉应变计,算,算，可得,切,切屑折断,条,条件为：,断屑后的,屑,屑形：,（,1,）采用断,屑,屑槽常用的断,屑,屑槽截面,形,形状有折,线,线形、直,线,线圆弧形,和,和全圆弧,形,形。断屑,槽,槽位于前,刀,刀面上的,形,形式有平,行,行、外斜,、,、内斜三,种,种。外斜,式,式常形成,C,形屑和,6,字形屑，,能,能在较宽,的,的切削用,量,量范围内,实,实现断屑,。,。,（,2,）改变刀,具,具角度增大刀具,主,主偏角，,切,切削厚度,变,变大，有,利,利于断屑,。,。减小刀,具,具前角可,使,使切屑变,形,形加大，,切,切屑易于,折,折断。刃,倾,倾角可以,控,控制切屑,的,的流向，,为,为正值时,，,，切屑常,卷,卷曲后碰,到,到后刀面,折,折断形成,C,形屑或自,然,然流出形,成,成螺卷屑,；,；为负值,时,时，切屑,常,常卷曲后,碰,碰到已加,工,工表面折,断,断成,C,形屑或,6,字形屑。,（,3,）调整切,削,削用量,第,十四,讲,3.2.,切削力,3.2.1.,切削力的,来,来源、切,削,削合力及,分,分解,第三章金,属,属切削过,程,程及控制,1,切削力,的,的来源,（,1,）切削层,金,金属、切,屑,屑和工件,表,表面金属,的,的弹、塑,性,性变形所,产,产,生,生的,抗,抗力；,（,2,）刀具与,切,切屑、工,件,件表面间,的,的摩擦阻,力,力。,2,切削力,合,合力及分,解,解,为便于测,量,量、计算,和,和实际应,用,用，常将,合,合力,F,r,分解成三个互相垂直,的,的分力。,Fz,主切削力,或,或切向力,。,。它与切削,速,速度,v,的方向一,致,致。是确,定,定机床的,电,电机功率,，,，计算车,刀,刀强度等,所,所必需的,。,。生产中,所,所说的切,削,削力一般,都,都是指主,切,切削力,.,第,十四,讲,Fy,切深抗力,。,。它是加工,表,表面法线,方,方向上的,分,分力，对,加,加工精度,和,和已加工,表,表面质量,影,影响较大,。,。,Fx,进给力或,轴,轴向力。,该力是检,验,验进给机,构,构强,度，计算,车,车刀进给,功,功率,所必需的,数,数据。,图,3-4,切削合力,与,与分力,第三章金,属,属切削过,程,程及控制,第,十四,讲,第三章金,属,属切削过,程,程及控制,3,切削力,的,的几何合,成,成,Fr=,+,随着刀具,材,材料、刀,具,具几何角,度,度、切削,用,用量及工,件,件材料等,加,加工,情况的不,同,同，这三,个,个分力之,间,间的比例,可,可在较大,范,范围内变,化,化，,其中,Fy,约为（,0.15,0.7,）,Fz,，,Fx,约为（,0.1,0.6,）,Fz,。,第,十四,讲,3.2.2.,切削功率,第三章金,属,属切削过,程,程及控制,定义：消耗,在,在切削过程,中,中的功率称,为,为切削功率。用,Pm,表示。,作用：计算,切,切削功率主,要,要用于核算,加,加工成本和,计,计算能量消,耗,耗，并在设,计,计机床时根,据,据它来选择,机,机床主电动,机,机功率。,切削加工中,：,：,主运动消耗,的,的切削功率,为,为,Fz,v,c10-3,（,KW,）；,进给运动消,耗,耗的功率为,10-3,（,KW,）；,Fy,分力方向没,有,有位移，不,消,消耗功率，,因此总切削,功,功率为,Fz,和,Fx,所消耗功率,之,之和，,机床电机功,率,率,P,E,应满足：,P,E,P,m/,m,第,十四,讲,3.2.3.,影响切削力,的,的因素,第三章金属,切,切削过程及,控,控制,1,切削用量,的,的影响,（,1,）背吃刀量,和,和进给量的,影,影响。背吃,刀,刀量和进给,量,量对切削,力,力,的,的影,响,响程度不同,。,。,（,2,）切削速度,的,的影响,2,工件材料,的,的影响,材料强度、,硬,硬度越高，,材,材料塑性、,韧,韧性越高，,切,切削力会增,大,大。,3,刀具几何,参,参数的影响,前角的,影,影响,刀具几何参,数,数中，前角,对,对切削力的,影,影响最大。,前,前角加大，,切,切削力减小,。,。加工脆性,材,材料，前角,的,的变化对切,削,削力影响不,显,显著。,主偏角,的,的影响,随着主偏角,的,的变化，影,响,响切削分力,Fx,、,Fy,变化从而改,变,变它们之间,的,的比值。,第,十四,讲,（,3,）,刃倾角的影,响,响,刃倾角对切,削,削力,Fy,、,FX,的影响很大,。,。,FY,随着刃倾角,减,减小而增大,；,；,FX,随着刃倾角,减,减小而减小,。,。刃倾角对,Fz,的影响不大,。,。,4,刀具磨损,的,的影响,刀具后刀面,磨,磨损带中间,部,部分的平均,宽,宽度以,VB,表示。磨损,面,面上后角为,0,度时，,VB,愈大，摩擦,愈,愈强烈，因,此,此切削力也,愈,愈大。,VB,对背向力,Fp,的影响最为,显,显著。,5,切削液的,影,影响,切削液具有,润,润滑作用，,使,使切削力降,低,低。切削液,的,的润滑作用,越,越好，切削,力,力的降低愈,显,显著。在较,低,低的切削速,度,度下，切削,液,液的润滑作,用,用更为突出,。,。,第三章金属,切,切削过程及,控,控制,第,十四,讲,3.3,切削热、切,削,削温度、切,削,削液,3.3.1.,切削热的产,生,生和传导,第三章金,属,属切削过,程,程及控制,1.,切削热的产,生,生。切削时共有三个发热区,域,域，与三个,变,变形区相对,应,应。,2.,切削热的传,出,出。切削区域的,热,热量由切屑,、,、工件、刀,具,具及周围的,介,介质传散出,去,去。,3.3.2.,切削温度及,其,其影响因素,1.,切削温度：一般指前刀,面,面与切屑接,触,触区域的平,均,均温度。,2.,影响切削温,度,度的主要因,素,素,(1),切削用量的,影,影响,切削,速,速度,对,对切,削,削温,度,度的,影,影响,最,最大,，,，进,给,给量,的,的影,响,响次,之,之，,切,切削,深,深度,的,的影,响,响最,小,小。,第,十四,讲,第三,章,章金,属,属切,削,削过,程,程及,控,控制,(2),工件,材,材料,(3),刀具几何参数的影响,前角增大时，变形和摩擦减少，产生的热量少，切削温度低；适当减小的主偏角，既能使切削温度降低较大幅度，又能提高刀具强度，对提高刀具耐用度起到一定的作用，,但是工艺系统应有足够的刚性。,(4),刀具磨损对切削温度的影响,(5),切削液对切削温度的影响,第,十四,讲,3.3.3.,切削,液,液的,作,作用,及,及其,选,选择,第三,章,章金,属,属切,削,削过,程,程及,控,控制,1,切削,液,液的,作,作用,(1),切削,液,液的,冷,冷却,作,作用,；,；,(2),切削,液,液的,润,润滑,作,作用,；,；,(3),切削,液,液的,清,清洗,作,作用,；,；,(4),切削,液,液的,防,防锈,作,作用,。,。,2.,切削,液,液的,类,类型,及,及选,用,用,(1),常用,切,切削,液,液种,类,类,a),水溶,性,性切,削,削液,有,有,良,良好,的,的冷,却,却作,用,用和,清,清洗,作,作用,。,。,主要,包,包括,水,水溶,液,液和乳化,液,液、离子,型,型切,削,削液,等,等。,广,广泛,应,应用,于,于普,通,通磨,削,削和,粗,粗加,工,工中,。,。乳化,液,液是由,95%98%,的水,加,加入,适,适量,的,的乳,化,化油,（,（矿,物,物油,、,、乳,化,化剂,及,及其,他,他添,加,加剂,配,配制,而,而成,）,）形,成,成的,乳,乳白,色,色或,半,半透,明,明切,削,削液,。,。乳,化,化液,中,中加,入,入一,定,定量,的,的油,性,性添,加,加剂,、,、防,锈,锈添,加,加剂,和,和极,压,压添,加,加剂,，,，可,配,配成,防,防锈,乳,乳化,液,液或,极,极压,乳,乳化,液,液，,低,低浓,度,度乳,化,化液,主,主要,起,起冷,却,却作,用,用，,适,适用,于,于磨,削,削、,粗,粗加,工,工；,高,高浓,度,度乳,化,化液,主,主要,起,起润,滑,滑作,用,用，,适,适用,于,于精,加,加工,及,及复,杂,杂工,序,序。,第,十四,讲,第三,章,章金,属,属切,削,削过,程,程及,控,控制,b),非水,溶,溶性,切,切削,液,液,主要,包,包括,切,切削,油,油、,极,极压,切,切削,油,油及,其,其固,体,体润,滑,滑剂,等,等。,切,切削,油,油有,各,各种,矿,矿物,油,油、,动,动植,物,物油,和,和加,入,入矿,物,物油,与,与动,植,植物,油,油的,混,混合,油,油，,主,主要,起,起润,滑,滑作,用,用。,生,生产,中,中常,使,使用,矿,矿物,油,油。,极压,切,切削,油,油是,在,在切,削,削油,中,中加,入,入硫,、,、氯,、,、磷,等,等极,压,压添,加,加剂,而,而组,成,成的,，,，它,在,在高,温,温下,不,不破,坏,坏润,滑,滑膜,，,，具,有,有较,好,好的,润,润滑,、,、冷,却,却效,果,果，,特,特别,在,在精,加,加工,、,、关,键,键工,序,序和,难,难加,工,工材,料,料切,削,削时,效,效果,更,更佳,。,。,(2),切削,液,液的,选,选用,金属,切,切削,过,过程,中,中，,要,要根,据,据加,工,工性,质,质、,工,工件,材,材料,、,、刀,具,具材,料,料和,加,加工,方,方法,等,等来,合,合理,选,选择,切,切削,液,液。,粗加,工,工时,以,以冷,却,却为,主,主，,精,精加,工,工时,以,以润,滑,滑为,主,主；,使,使用,硬,硬质,合,合金,刀,刀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