車削加工的過(guò)程及應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 16:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合力就構(gòu)成了作用在刀具上的總切削力F。實(shí)際加工中，總切削力的方向和大小的測(cè)定既不容易也沒(méi)有必要。為了適應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝分析的需要，又便于測(cè)定，通常將總切削力分解為三個(gè)相互垂直的里（圖26）圖26 車外圓時(shí)的切削合力與分力F在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力（又稱切向力），垂直于基面，其大小約占F的80%~90%。其消耗的功率約占總功率的90%以上。它是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力、刀具和夾具強(qiáng)度與剛度的主要依據(jù)，也是選擇刀具角度和切削用量的依據(jù)。若Fc過(guò)大時(shí)，往往會(huì)使刀具損壞或使機(jī)床發(fā)生“悶車”現(xiàn)象。F在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力（又稱走刀抗力，軸向力），作用在基面內(nèi)，它消耗的功率只占總功率的1%~5%。它是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的依據(jù)。F在垂直進(jìn)給方向上的分力（又稱吃刀抗力、徑向力），作用在基面內(nèi)，它不消耗功率。但它一般作用在機(jī)床、工作剛度較弱的方向上，易使刀架位移和工件變形，且易引起振動(dòng)，影響工件的加工精度。當(dāng)工件剛度較?。ㄈ畿嚰?xì)長(zhǎng)軸）時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小或消除Fp的影響。常使主偏角kr=90176。，就是為了消除背向力的影響。切削力的大小是由很多因素決定的，有工件材料、刀具角度、切削用量、刀具材料和切削液等。一般影響較大的是工件材料和切削用量。目前由于切削力的理論計(jì)算公式較繁瑣，又精度不高，所以用實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)公式的形式主要有指數(shù)和單位切削力兩種形式。車外圓時(shí)，計(jì)算主切削力Fc的指數(shù)公式如下：Fc=CFcapxfcfyFcvnfcKFC （26）式中：CFc——與工件材料、刀具材料及切削條件等有關(guān)的系數(shù)；ap、f、vc——切削三要素，單位分別為mm、mm/r、m/min；xfc、yFc 、nfc——指數(shù)；KFC——切削條件不同時(shí)的綜合修正系數(shù)。Fc的單位為N。同樣，進(jìn)給力Ff、背向力Fp也采用相同形式的指數(shù)公式模型。生產(chǎn)中，還常用切削層單位面積切削力Kc來(lái)估算切削力Fc的大小。如下式：Fc=kcAD=kcbDhD≈kcapf （27）式中：kc——切削層單位面積切削力，Mpa；AD、bD、hD——切削層參數(shù)，單位分別是mmmm、mm。kc的數(shù)值可查詢相關(guān)手冊(cè)。Pm是指切削過(guò)程的總功率，但背向力Fp不消耗功率，進(jìn)給力Ff消耗的功率很小，一般可忽略不計(jì)。因此，Pm計(jì)算公式如下：Pm≈Pc=103Fc vc （28）式中：Fc——主切削力，N；vc——切削速度，m/s。Pm的單位為kW3切削刀具切削過(guò)程中，刀具是直接完成切削工作的，一般刀具都由切削部分和夾持部分組成。夾持部分是用來(lái)將刀具夾持在機(jī)床上，傳遞所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，保證刀具有正確的工作位置，并夾固可靠，裝卸方便。切削部分是直接參與切削的，它的材料、幾何角度與結(jié)構(gòu)決定了刀具切削性能的優(yōu)劣。刀具材料是指切削部分的材料，切削時(shí)它在高溫、高壓、高摩擦以及沖擊和振動(dòng)的條件下工作，因此它必須具有以下性能。（1）高硬度刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般其常溫硬度要求在62HRC以上。（2）足夠的強(qiáng)度和韌性足夠的強(qiáng)度和韌性以承受很大的切削力、沖擊與振動(dòng)。（3）高耐磨性高耐磨性以抵抗切削過(guò)程中的劇烈磨損，保持刀刃鋒利。一般情況下材料的硬度越高，耐磨性越好。（4）高的耐熱性高的耐熱性刀具材料應(yīng)在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。耐熱性是衡量刀具材料性能的主要指標(biāo)，他基本上決定了刀具允許的切削速度。（5）良好的工藝性良好的工藝性以便于刀具制造，具體包括鍛造、軋制、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。目前常用的刀具材料種類有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金與陶瓷材料等。硬質(zhì)合金與高速鋼相比其硬度、耐磨性和耐熱性（900~1000℃）均比高速鋼高的多，因此允許的切削速度可提高數(shù)倍，但其強(qiáng)度、韌性低，工藝性差，價(jià)格也高。硬質(zhì)合金常制成各種形式的刀片，用焊接或機(jī)械夾固的方式制成車刀使用。陶瓷刀具因其具有突出的優(yōu)良性能，目前不但應(yīng)用在難加工材料的加工中而且已擴(kuò)大到普通鑄鐵和鋼件的加工；也可加工某些非鐵金屬（銀、純銅等，不宜加工鋁系金屬）和非金屬材料。外圓車刀由三個(gè)刀面、兩條切削刃和一個(gè)刀尖組成。（1）前刀面：刀具上切屑流過(guò)的表面（A?）。（2）后刀面：刀具上，與工件切削中產(chǎn)生的表面。與過(guò)渡表面相對(duì)的是主后刀面（Aα）。與已加工表面相對(duì)的是副后刀面（A39。α）。（3）切削刃：前刀面與主后刀面相交形成的交線稱為主切削刃（S），它完成主要的切削工作。前刀面與副后刀面相交形成的是副切削刃（S39。），它完成部分的切削工作，并最終形成已加工表面。（4）刀尖：主副切削刃的連接部分。為了增強(qiáng)刀尖，實(shí)際刀具的刀尖多磨出圓弧或直線過(guò)渡刃，分別稱為修圓刀尖和倒角刀尖。圖31 外圓車刀（1）前角?0 前刀面與基面之間的夾角。增大前角，使主切削刃鋒利，減小切削力和切削刃。但前角過(guò)大，刀刃很脆弱，易產(chǎn)生崩刃。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求合理選擇前角的數(shù)值。當(dāng)工件材料塑性大、強(qiáng)度和硬度低、刀具材料的強(qiáng)度和韌性好或精加工時(shí)，取較大的前角；反之取較小前角。前角有正與負(fù)的區(qū)分（圖33）。 圖32 車刀的主要角度 圖33 前角的正與負(fù)（2）后角α0 主后刀面與切削平面之間的夾角。后角的主要作用是減少刀具后刀面與工件表面間的摩擦和后刀面的磨損，并配合前角影響切削刃的鋒利和強(qiáng)度。后角大，切削刃鋒利，但過(guò)大，切削刃脆弱，散熱差，刀具易磨損。通常粗加工、工件材料較硬或承受沖擊載荷的刀具，后角α0取較小值（6176。~8176。）。反之α0取較大值（8176。~12176。）。（3）
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