【正文】 金屬切削機床設計的主要依據。（車、銑、鉆、磨、刨削 ） 主運動方向－－切削刃上選定點相對于工件的瞬時運動方向 切削速度－－切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度 ? 進給運動 —— 配合主運動依次地或連續(xù)不斷地切除切屑，同時形成具有所需幾何特性的已加工表面?？倧土? 浙江大學機械工程學系現代制造工程研究所 課程內容之間的關系 機械制造工藝學 金屬切削原理 制造裝備：機床、刀具、夾具、量具 需要什么？ 基本原理？ 如何實現？ 實現金屬切削的三個條件 ?切削過程是刀具從工件毛坯上切除多余金屬的過程，須滿足三個條件： ? 工件與刀具之間要有相對運動 —— 切削運動 ? 刀具必須有適當的幾何形狀 —— 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 切削運動定義 ? 各種切削加工中的成形運動，按照他們在切削加工中的作用，分為主運動和進給運動，這兩個運動的向量和稱為合成切削運動 ? 主運動 —— 工件和刀具產生相對運動以進行切削的最基本的運動，該運動使切削層轉變?yōu)榍行?，從而形成工件新表面。速度高、功率大，一般是指主軸的運動。（或連續(xù)，或間歇） ? 合成運動 —— 主運動和進給運動的合成。 加工表面 ?切削過程中存在三個加工表面， ? 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相對于工件的主運動的速度 ? 進給速度是刀刃上選定點相對于工件的進給運動的速度 ? 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的表面 ? 副后刀面 ? 主切削刃 ? 副切削刃 ? 刀尖 刀具角度標注參考系 ? 刀具標注角度基本參考平面 過切削刃上某一點 ? 基面 Pr： 垂直于主動運方向 ? 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 ? 用于刀具設計與制造 ? 其它參考系 ? 法剖面 Pn：垂直于切削刃 ? 進給剖面 Pf：平行于進給方向 ? 切深剖面 Pp：垂直到 Pr、 Pf 車刀的標注角度 ? 在主剖面 Po內測量 ? 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 Pr測量 ? 主偏角 Kr ：進給方向 ^切削刃 ? 副偏角 K’r ：進給方向 ^副切削刃 ? 刀尖角 εr ：主切削刃 ^副切削刃 ? 在切削平面 Ps內測量 ? 刃傾角 λs ：主切削刃 ^基面 ? 前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角 刀具材料應具備的性能 ? 硬度：必須高于工件的硬度，通常不低于 HRC62 ? 強度：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：能承受切削時的沖擊力，不脆斷 ? 化學穩(wěn)定性：與被切金屬材料磨擦系數小不易發(fā)生粘結作用 ? 導熱性：導熱系數大，散熱好，可降低刀具切削溫度，延長刀具壽命 ? 熱膨脹?。簾嶙冃涡?，有利于加工尺寸精度穩(wěn)定 ? 工藝性：可加工性 ? 經濟性：價格低 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運動的作用下，使工件表面層轉變?yōu)榍行嫉倪^程。 ? 微觀上，從金屬層受到切削刃的作用發(fā)生破壞的機理來分析，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，金屬切削過程對加工表面層表面質量的影響（粗糙度、殘余應力、硬度等），刀具的工作形態(tài)和磨損機理，切削過程的振動等等。 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變形區(qū) ? 第 I變形區(qū)：完成切削變形，產生滑移 ? 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 —— 相對滑移 ?切削變形主要是剪切滑移，可用剪應變來表示變形程度 ?相對滑移 ε是滑移量與滑移層間距離之比，即單位距離內的滑移量 切削變形的表示方法 —— 變形系數 ? 剪切角、相對滑移均很難測量 ?通過對切屑的測量 ? 厚度變形系數：切屑厚度與切削厚度之比 ? 長度變形系數：切削長度與切屑長度之比 ? 切削寬度變化不大 積屑瘤現象 ? 現象：粘結 ?冷焊 ?積屑瘤（積屑瘤現象） ? 特點：在前刀面上生成一個非常堅硬的金屬堆積物，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生長和脫落。 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 ? 切削層金屬流經切削刃時，分為兩支，一支通過剪切區(qū)經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。 ? 主切削力經驗公式： ? 切深抗力經驗公式： ? 進給抗力經驗公式： ? 一般 Fy = （ — ） Fz， Fx = （ — ） Fz ?實驗多采用單因素法：即固定其它因素不變，只改變一個因素，測量切削力，然后進行數據處理，建立經驗公式。 ? 進給速度： f 增大 ，變形總量增大，變形系數略下降， 切削力不成正比增大 ? 切削速度： v 增大 ， 切削塑性材料 時： 1） 無積屑瘤 時，切削溫度升高，磨擦下降，變形系數下降， 切削力減小 ； 2） 有積屑瘤 時，隨著積屑瘤的產生和消失，使前刀增大或減小，導致 切削力的變化 。 切削熱和切削溫度 ?切削熱的產生和傳導 ? 熱源：主運動功率和進給運動功率 ?工件材料的彈塑性變形和刀具前、后刀面的磨擦功 ? 車削傳導： 1）切屑 50— 86%； 2）刀具 10— 40%，使刀具溫度升高； 3）工件 3— 9%，使工件溫度升高； 4）周圍介質（空氣、切削液等） 1% ? 鉆削傳導： 1）切屑 28%； 2）刀具 %； 3）工件 %； 4）周圍介質 5% ?其中最重要的是傳入工件和刀具的切削熱，因為工件溫度升高將影響加工尺寸精度，刀具溫度升高將加劇刀具磨損。 ? VB制定考慮因素： ? 工藝系統(tǒng)剛性：剛性差， VB應取小值； ? 工件材料：切削難加工材料，一般 VB取小值；加工一般材料， VB可取大些 ? 加工精度和表面質量：加工精度和表面質量要求高時， VB應