【正文】 總復(fù)習(xí) 浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系現(xiàn)代制造工程研究所 課程內(nèi)容之間的關(guān)系 機(jī)械制造工藝學(xué) 金屬切削原理 制造裝備：機(jī)床、刀具、夾具、量具 需要什么？ 基本原理？ 如何實(shí)現(xiàn)？ 實(shí)現(xiàn)金屬切削的三個(gè)條件 ?切削過程是刀具從工件毛坯上切除多余金屬的過程，須滿足三個(gè)條件： ? 工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng) —— 切削運(yùn)動(dòng) ? 刀具必須有適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?—— 刀具幾何形狀與角度 ? 刀具材料必須具有一定的切削性能 —— 刀具材料 切削運(yùn)動(dòng)定義 ? 各種切削加工中的成形運(yùn)動(dòng)，按照他們?cè)谇邢骷庸ぶ械淖饔?，分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的向量和稱為合成切削運(yùn)動(dòng) ? 主運(yùn)動(dòng) —— 工件和刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)使切削層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ卤砻?。速度高、功率大，一般是指主軸的運(yùn)動(dòng)。（車、銑、鉆、磨、刨削 ） 主運(yùn)動(dòng)方向－－切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)方向 切削速度－－切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度 ? 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) —— 配合主運(yùn)動(dòng)依次地或連續(xù)不斷地切除切屑，同時(shí)形成具有所需幾何特性的已加工表面。（或連續(xù)，或間歇） ? 合成運(yùn)動(dòng) —— 主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成。 （切削運(yùn)動(dòng)的速度和方向都是相對(duì)于工件定義的） ? 切削運(yùn)動(dòng)通常是由機(jī)床來產(chǎn)生的，是金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。 加工表面 ?切削過程中存在三個(gè)加工表面， ? 待加工表面 ? 切削表面 ? 已加工表面 切削用量三要素 ?切削速度 v、進(jìn)給量 f、切削深度 ap稱為切削用量三要素 ? 切削速度是刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度 ? 進(jìn)給速度是刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度 ? 切削深度是工件上待加工表面和已加工表面間的垂直距離 車刀的組成 ? 車刀由刀柄（刀體）和刀頭（切削部分）構(gòu)成 ? 刀頭由三面二刃一尖組成 ? 前刀面：切屑流過的表面 ? 主后刀面：與工件上新形成的過渡表面相對(duì)的表面 ? 副后刀面 ? 主切削刃 ? 副切削刃 ? 刀尖 刀具角度標(biāo)注參考系 ? 刀具標(biāo)注角度基本參考平面 過切削刃上某一點(diǎn) ? 基面 Pr： 垂直于主動(dòng)運(yùn)方向 ? 切削平面 Ps：與切削表面相切 ? 主剖面參考系 ? 主剖面 Po： 垂直于切削刃在基 面上的投影 ? 參考系： Pr— Ps— Po ? 用于刀具設(shè)計(jì)與制造 ? 其它參考系 ? 法剖面 Pn：垂直于切削刃 ? 進(jìn)給剖面 Pf：平行于進(jìn)給方向 ? 切深剖面 Pp：垂直到 Pr、 Pf 車刀的標(biāo)注角度 ? 在主剖面 Po內(nèi)測(cè)量 ? 前角 γ o：前刀面 ^基面 ? 后角 α o：主后刀面 ^切削平面 ? 楔角 β o：前刀面 ^主后刀面 ? 在基面內(nèi) Pr測(cè)量 ? 主偏角 Kr ：進(jìn)給方向 ^切削刃 ? 副偏角 K’r ：進(jìn)給方向 ^副切削刃 ? 刀尖角 εr ：主切削刃 ^副切削刃 ? 在切削平面 Ps內(nèi)測(cè)量 ? 刃傾角 λs ：主切削刃 ^基面 ? 前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角 刀具材料應(yīng)具備的性能 ? 硬度：必須高于工件的硬度，通常不低于 HRC62 ? 強(qiáng)度：能承受切削力的作用 ? 耐磨性：抗磨損，通常硬度高則耐磨 ? 熱硬性：在高溫下保持硬度的能力 ? 韌性：能承受切削時(shí)的沖擊力，不脆斷 ? 化學(xué)穩(wěn)定性：與被切金屬材料磨擦系數(shù)小不易發(fā)生粘結(jié)作用 ? 導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱系數(shù)大，散熱好，可降低刀具切削溫度，延長(zhǎng)刀具壽命 ? 熱膨脹小：熱變形小，有利于加工尺寸精度穩(wěn)定 ? 工藝性：可加工性 ? 經(jīng)濟(jì)性：價(jià)格低 金屬切削基本規(guī)律 ? 宏觀上，金屬切削過程是刀具和工件相互接觸并在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用下，使工件表面層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉倪^程。此過程在常溫下進(jìn)行，稱為冷加工。 ? 微觀上，從金屬層受到切削刃的作用發(fā)生破壞的機(jī)理來分析，有許多問題需要研究，如金屬層的破壞服從什么力學(xué)原理，不同條件下的破壞形態(tài)，不同的切屑種類，金屬切削過程對(duì)加工表面層表面質(zhì)量的影響（粗糙度、殘余應(yīng)力、硬度等），刀具的工作形態(tài)和磨損機(jī)理，切削過程的振動(dòng)等等。 ? 研究金屬切削過程的規(guī)律首先從切削層受力變形破壞的力學(xué)原理開始。 刀具 工件 切削層 刀具行為 —— 磨、破損 加工表面 切屑 切 削 過 程 金屬切削過程中的三個(gè)變形區(qū) ? 第 I變形區(qū)：完成切削變形，產(chǎn)生滑移 ? 第 II變形區(qū)：前刀面與切屑磨擦，繼續(xù)變形 ? 第 III變形區(qū)：后刀面與已加工表面磨擦 切削變形的表示方法 —— 剪切角 Φ ?剪切角 Φ 的計(jì)算 ： ?Φ +β –γ o= 45o ? Φ =45o – β +γ o，其中 β 為 摩擦角， γ o為刀具的前角 （切削方程式） ?Φ 越大：變形越小，切削越有利 ?優(yōu)化：增大剪切角 Φ 切削變形的表示方法 —— 相對(duì)滑移 ?切削變形主要是剪切滑移，可用剪應(yīng)變來表示變形程度 ?相對(duì)滑移 ε是滑移量與滑移層間距離之比，即單位距離內(nèi)的滑移量 切削變形的表示方法 —— 變形系數(shù) ? 剪切角、相對(duì)滑移均很難測(cè)量 ?通過對(duì)切屑的測(cè)量 ? 厚度變形系數(shù)：切屑厚度與切削厚度之比 ? 長(zhǎng)度變形系數(shù)：切削長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比 ? 切削寬度變化不大 積屑瘤現(xiàn)象 ? 現(xiàn)象：粘結(jié) ?冷焊 ?積屑瘤（積屑瘤現(xiàn)象） ? 特點(diǎn)：在前刀面上生成一個(gè)非常堅(jiān)硬的金屬堆積物，其硬度比工件硬度高 2— ，而且不是一直駐留在刀面上，而是以一定的頻率反復(fù)生長(zhǎng)和脫落。 ? 產(chǎn)生條件： 1）塑性材料； 2）帶狀切屑； 3）切削速度不高 ? 對(duì)切削過程的影響： ? 優(yōu)點(diǎn)： 1）保護(hù)刀具； 2）前角增大 ? 缺點(diǎn)： 1）切削深度增大； 2）已加工表面粗糙度增大； 3）切削過程不穩(wěn)定，引起振動(dòng)； 4）刀具撕裂 ? 控制措施： 1）控制切削速度； 2）使用切削液，減小磨擦； 3）提高刀具刃磨質(zhì)量； 4）增大刀具前角，以減小刀 — 屑接觸區(qū)的正壓力； 5）通過熱處理提高工件材料硬度 切屑的類型 ? 帶狀切屑： ? 產(chǎn)生條件：塑性材料；切削速度高；切削厚度?。淮笄敖? ? 特點(diǎn)：切削過程變形小，切削力小且穩(wěn)定，已加工表面粗糙度低，但對(duì)生產(chǎn)安全有危害 ? 擠裂切屑： ? 產(chǎn)生條件：塑性材料；切削速度中等；切削厚度較厚或前角較小 ? 特點(diǎn)：切屑便于處理；切削力幅值大，波動(dòng)明顯；已加工表面粗糙度高 ? 單元切屑： ? 產(chǎn)生條件：塑性較差；切削速度較低；切削厚度大，前角很小 ? 特點(diǎn)：切削力波動(dòng)大，振動(dòng)明顯，已加工表面非常粗糙 ? 崩碎切屑： ? 產(chǎn)生條件：脆性材料 ? 特點(diǎn)：切削力幅值小波動(dòng)大，已加工表面粗糙，易產(chǎn)生振動(dòng)。 第 III變形區(qū)的變形 ? 第 III變形區(qū)：后刀面與已加工表面的接觸和磨擦 ? 切削層金屬流經(jīng)切削刃時(shí)，分為兩支，一支通過剪切區(qū)經(jīng)塑性變形后成為切屑，另一支沿刀具后刀面形成已加工表面。變形復(fù)雜 ? 第 I變形區(qū)已擴(kuò)展到切削層下方，使已加工表面下一部分已發(fā)生塑性變形 ? 刀具