【正文】 a 用熱電偶測量切削溫度第二章 金屬切削過程? 2. 人工熱電偶法? 該種方法可測得切削區(qū)某一點的溫度值。? 測量切削溫度的方法很多，但目前常用的是自然熱電偶和人工熱電偶法，它簡單、可靠、使用方便。第二章 金屬切削過程? 二、切削溫度的測量? 切削熱是切削溫度上升的根源，但直接影響切削過程的卻是切削溫度。? 鉆削時，切屑： 28% ；刀具： % ；工件：% ；周圍介質(zhì)： 5% 。第二章 金屬切削過程? 切削熱由四個途徑即切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì)（空氣，切削液）向外傳導(dǎo)。圖 230 切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)第二章 金屬切削過程? 由于切削過程中所消耗能量的 98% ~ 99% 都將轉(zhuǎn)化為切削熱。第二章 金屬切削過程? 一、切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)? 在刀具的切削作用下，切削熱來源于兩個方面，一是切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形所消耗的能 量；二是切屑與前刀面、工件與后刀面間產(chǎn)生的摩擦熱。第二章 金屬切削過程第五節(jié) 切削熱和切削溫度? 切削過程中產(chǎn)生的切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度將直接影響刀具的磨損和刀具的使用壽命。第二章 金屬切削過程? 6．刀具材料? 刀具材料與工件材料間的摩擦系數(shù)影響摩擦力的大小，導(dǎo)致切削力變化。圖 229 負(fù)倒棱車刀第二章 金屬切削過程? 4．刀具磨損? 后刀面磨損增大時，后刀面上的法向力和摩擦力都增大，故切削力增大。第二章 金屬切削過程? （ 4）負(fù)倒棱 為了提高刀尖部位強(qiáng)度、改善散熱條件，常在主切削刃上磨出一個帶有負(fù)前角 的棱臺，其寬度為 。 增大，F(xiàn)p減小 , Ff增大。? （ 2）主偏角 由圖 226可知，主偏角 增大 ,背向力 Fp 減小， 進(jìn)給力 Ff 增大。圖 228 切削速度對切削力的影響第二章 金屬切削過程? 3. 刀具幾何參數(shù)的影響? （ 1）前角 增大，切削力下降。在積屑瘤增長期， 增大，切削力下降；在積屑瘤消退期， 增大，切削力上升。圖 219 積屑瘤的形成第二章 金屬切削過程? 切削塑性材料時，在無積屑瘤產(chǎn)生的切削速度范圍內(nèi)，隨著 的增大，切削力 Fc減小。? 在切削層面積相同的條件下，采用大的進(jìn)給量比采用大的背吃刀量的切削力要小。? 工件材料的化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)等都直接影響其物理力學(xué)性能，因而也影響著切削力。第二章 金屬切削過程? 三、影響切削力的因素? 1. 工件材料的影響? 工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，沖擊韌性和塑性越大，則切削力越大。? 試驗條件對切削力影響的修正系數(shù)可查閱相關(guān)手冊。? 測力儀輸出的模擬信號經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入計算機(jī)，計算機(jī)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后即可求得切削力經(jīng)驗公式。? 機(jī)床電動機(jī)的功率 PE 應(yīng)為（ 218）第二章 金屬切削過程? 4. 單位切削力的概念? 單位切削面積上的切削力（ N/mm2）稱為單位切削力，用 kc表示：? 若已知單位切削力 kc ，即可通過式（ 219）計算切削力 Fc 。? 故一般切削功率可按下式計算即可。在車削外圓時， Fp不作功，所以切削功率應(yīng)為 Fc 和 Ff 作功所消耗的功率之和。 第二章 金屬切削過程? 在上述三個分力中： Fc值最大，? Fp≈ ( ~ ) Fc ， ? Ff ≈ ( ~ ) Fc 。第二章 金屬切削過程? 進(jìn)給力 Ff（軸向力） —— 平行于基面，并與進(jìn)給方向相平行。第二章 金屬切削過程? 背向力 Fp（切深抗力、徑向力） —— 平行于基面，并與進(jìn)給方向相垂直。 圖 226 切削合力和分力第二章 金屬切削過程? 切削力 Fc（主切削力、切向力） —— 垂直于基面，與切削速度的方向一致。 第二章 金屬切削過程? 2. 切削合力與分力? 圖 2 26所示為車削外圓時，如忽略副切削刃的切削作用及其它影響因素，作用在車刀上的合力應(yīng)在其正交平面內(nèi)。圖 225 加工材料發(fā)生變形所需克服的力第二章 金屬切削過程? 使被加工材料發(fā)生變形所需克服的力主要是：? 1）切削層材料和工件表面層材料對彈性變形、塑性變形的抗力。切削力還是設(shè)計和使用機(jī)床、刀具、夾具的重要依據(jù)。金剛石刀具不宜加工鐵族元素，因為金剛石中的碳原子和鐵族元素的親和力大，刀具壽命低。 第二章 金屬切削過程? 人造金剛石主要用于制作磨具及磨料，用作刀具材料主要用于有色金屬的高速精細(xì)切削。聚晶金剛石的晶粒隨機(jī)排列，屬各向同性體，常用于制造刀具。人造金剛石是借助某些合金的觸媒作用，在高溫高壓條件下由石墨轉(zhuǎn)化而成。立方氮化硼能以硬質(zhì)合金切削鑄鐵和普通鋼的切削速度對冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高溫合金等進(jìn)行加工。? CBN的硬度高達(dá) 8000~9000HV，僅次于金剛石。? 陶瓷是一種極有發(fā)展前途的刀具材料。 前者硬度高達(dá) 91~95HRA，耐磨性和耐熱性好，但抗彎強(qiáng)度和韌性差，多用于精加工和半精加工冷硬鑄鐵和淬硬鋼。? 常用涂層刀具的材料有 TiC、 TiN、 Al2O3等。表 22 幾種常用的硬質(zhì)合金材料的牌號、性能及其使用范圍第二章 金屬切削過程? 3. 涂層刀具材料? 涂層刀具材料是在韌性較好的高速鋼或硬質(zhì)合金基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而成。第二章 金屬切削過程? 表 22列出了幾種常用的硬質(zhì)合金的牌號、性能及其使用范圍。? 這類硬質(zhì)合金既可以加工鑄鐵和有色金屬，又可以加工鋼料，還可以加工高溫合金和不銹鋼等難加工材料，有通用硬質(zhì)合金之稱。第二章 金屬切削過程? M類（相當(dāng)于我國 YW 類）硬質(zhì)合金是在 WC 、TiC和 Co的基礎(chǔ)上再加入 TaC或 NbC而成，稱為鎢鈦鉭 (鈮 )鈷類硬質(zhì)合金。? 這類合金主要適合于鑄鐵、有色金屬及其合金和非金屬材料等脆性材料的加工。此類硬質(zhì)合金不易加工不銹鋼和鈦合金。常用牌號有 YT YT15等。? P類（相當(dāng)于我國 YT類）硬質(zhì)合金由 WC 、 TiC和Co組成，也稱鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。尺寸較小和形狀復(fù)雜的刀具，也可采用整體硬質(zhì)合金制造，但成本較高，其價格是高速鋼刀具的 8 ~10倍。 第二章 金屬切削過程? 但是，硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差，常溫下的沖擊韌性僅為高速鋼的 1/8 ~ 1/30，因此，其承受切削振動和沖擊的能力較差。第二章 金屬切削過程? 2. 硬質(zhì)合金? 硬質(zhì)合金是用高硬度、難熔的金屬碳化物 (WC 、TiC等 )微米級的粉末和金屬粘結(jié)劑 (Co、 Ni等 )在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。粉末冶金高速鋼除成本略高外，在切削性能和工藝性能方面均明顯優(yōu)于熔煉高速鋼。 第二章 金屬切削過程表 21 幾種常用高速鋼的力學(xué)性能鋼號 常溫硬度HRC抗彎強(qiáng)度 /GPa沖擊韌度 /MJ 501是我國研發(fā)的一種含鋁的無鈷高性能高速鋼，其切削性能與 M42大體相當(dāng)，成本較低，但刃磨性能較差。第二章 金屬切削過程? 高性能高速鋼的典型牌號有 W2Mo9Gr4VCo8 （M42）和 W6Mo5Gr4V2Al （ 501） 。第二章 金屬切削過程? M2的抗彎強(qiáng)度和韌性比 W18 高，可用來制造尺寸較大，承受較大沖擊力的刀具；同時， M2的熱塑性好，適合于制造熱軋鉆頭等刀具。? W18 的綜合性能較好，可用于制造各種復(fù)雜刀具。第二章 金屬切削過程? 普通高速鋼是切削硬度在 250~280HBW 以下的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料，切削普通鋼料時的切削速度一般不高于 40~60m/min。? 高速鋼可以用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料。? 高速鋼具有較高的硬度 (62~67HRC)和耐熱性，在切削溫度高達(dá) 500~650℃ 時仍能進(jìn)行切削；高速鋼的強(qiáng)度高 (抗彎強(qiáng)度是一般硬質(zhì)合金的 2~3倍 ,陶瓷的 5~6倍 )、韌性好，可在有沖擊、振動的場合應(yīng)用。? 碳素工具鋼（如 T10A、 T12A）、合金工具鋼（如 9SiCr、 CrWMn ）因耐熱性差，僅用于手工或切削速度較低的刀具。? （一）刀具材料的性能要求? 切削時刀具要承受高溫、高壓、摩擦和沖擊的作用，刀具切削部分的材料須滿足以下基本要求：第二章 金屬切削過程? 刀具切削部分的材料須滿足以下基本要求：? （ 1）較高的硬度和耐磨性 ? （ 2）足夠的強(qiáng)度和韌性? （ 3）較高的耐熱性 ? （ 4）良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能 ? （ 5）良好的工藝性第二章 金屬切削過程? （二）常用刀具材料? 刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。第二章 金屬切削過程? 三、刀具材料? 刀具切削性能的優(yōu)劣取決于刀具材料、切削部分幾何形狀以及刀具的結(jié)構(gòu)。 第二章 金屬切削過程? 注意，在一般車削時，由于進(jìn)給量比工件直徑小很多，故螺旋升角很小，它對車刀工作角度影響不大，可忽略不計。 ? 在使用車刀時，要注意利用這些安裝特點。其計算公式為：? 式中： —— 刀桿中心線的垂線與進(jìn)給方向的夾角。即? 如果刀尖安裝低于工件中心：第二章 金屬切削過程? 2）刀桿中心線與進(jìn)給運(yùn)動方向不垂直的影響圖 29 刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直對工作角度的影響? 當(dāng)車刀刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時，會引起 工作主偏角和工作副偏角的改變。圖中螺紋車刀左側(cè)刀刃上 A點在正交平面內(nèi)的工作前角大于標(biāo)注前角 ；而工作后角則小于標(biāo)注后角 ，其中 η角為 第二章 金屬切削過程? （ 2） 刀具安裝位置 對工作角度的影響 ? 1）刀刃與工件中心不等高的影響? 安裝刀具時，如刀尖高于或低于工件中心，會引起刀具工作角度的變化。第二章 金屬切削過程? 2）縱向進(jìn)給對工作角度的影響 ? 用螺紋車刀的左刃車削螺紋表面，刀具沿縱向進(jìn)給且進(jìn)給量較大時，進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響也不可忽視。過大的 值有可能使 變?yōu)樨?fù)值，后刀面將與工件相碰，這是不允許的。 圖 26 橫向進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響第二章 金屬切削過程? 考慮進(jìn)給運(yùn)動的影響后，刀具在工件上的運(yùn)動軌跡為阿基米德螺旋線，按合成切削速度的確定的工作基面和工作切削平面分別為 Pre和 Pse。工作角度反映了刀具的實際工作狀態(tài)。第二章 金屬切削過程? 3. 刀具的工作角度? 如果考慮進(jìn)給運(yùn)動和刀具實際安裝情況的影響，參考平面的位置應(yīng)按合成切削運(yùn)動方向來確定，這時的參考系稱為刀具工作角度參考系。圖 25 車刀在正交平面參考系中的標(biāo)注角度第二章 金屬切削過程? 也可以用以下方法來判斷前角、后角及刃傾角的正負(fù)：角度的頂點取在刀尖上，空心的角度為正，實心的角度為負(fù)。? 以刃傾角不等于零的刀具進(jìn)行切削時，主切削刃與切削速度方向不垂直，稱為斜角切削。主切削刃與基面平行時，刃傾角為零。刀尖角第二章 金屬切削過程? （ 5）刃傾角 在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。Prvf第二章 金屬切削過程? （ 4）副偏角 在基面內(nèi)測量的副