教学课件PPT数控加工呢的切削基础.ppt

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1、数控加工切削基础,李体仁,2013. 4.20,目录,谢谢观赏，再见！,切削运动和切削用量,主运动和进给运动 切削运动就是刀具与工件之间的相对运动，即表面成形运动，可分为主运动和进给运动。,切削运动和切削用量,加工表面,切削加工过程中，在工件上通常会有三种变化着的加工表面。 待加工表面。工件上即将被切除的表面。 已加工表面。切除材料后形成的新的工件表面。 过渡表面。正在被刀具主切削刃切削的表面，处于已加工表面和待加工表面之间。,切削运动和切削用量,切削用量 切削用量是切削时各种参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度），又称切削三要素。,切削运动和切削用量,切削用量,1）. 切削速

2、度vc 单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移，单位为m/ min或m/s。计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的点进行计算。切削速度由下式确定：,式中：D-工件或刀具的最大值（mm） n-工件或刀具的转速(r/min),切削运动和切削用量,切削用量,1）. 切削速度vc 例:用高速钢立铣刀加工中碳钢材料零件时，一般铣削速取2040 mmin。现假定用16的立铣刀，铣削速度取30 mmin，计算主轴转速。 n=1000Vc/（d） =100030/3.1416 597 rmin,切削运动和切削用量,切削用量,2）. 进给量fn 工件或刀具转一周（或每往复一次），两者沿进给运动方向上的相对位

3、移量称为进给量，其单位是mm/r（或mm/双行程）。 3）. 背吃刀量ap 背吃刀量 (aP)是指待切削表面与己切削表面间的差值。其单位是mm/r。,切削运动和切削用量,切削层参数 切削刃在一次走刀中从工件上切下的一层材料称为切削层，也就是相邻两个加工表面之间的一层金属。外圆车削时的切削层，就是工件转一转，主切削刃移动一个进给量fn所切除的一层金属。,切削运动和切削用量,切削层参数,1). 切削层公称厚度hex 当使用的刀柄具有主偏角Kr为90时，切屑厚度hex等于fn。当使用较小的主偏角时hex减小。 2). 切削层公称横截面积AD 切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层公称横截面

4、积AD。,刀具的几何角度,车刀的组成 外圆车刀总体上由刀头和刀体组成。刀体的主要作用是将刀具安装到刀架上，刀头是参与切削的部分，由三面两刃一尖组成。即前刀面、后刀面、副后刀面（三面），主切削刃、副切削刃（两刃）刀尖（一尖）。,刀具的几何角度,刀具静止参考系及其坐标平面 刀具的切削部分其实是由前、后刀面、切削刃、刀尖组成的一空间几何体。参考系一般有两大类：一是刀具静止参考系；二是刀具工作参考系。 刀具静止参考系假定条件 1). 假定运动条件 在建立参考系时，暂不考虑进给运动，即用主运动向量近似代替切削刃与工件之间相对运动的合成速度向量。 2). 假定安装条件 假定刀具的刃磨和安装基准面垂直或平行

5、于参考系的平面，同时假定刀杆中心线与进给运动方向垂直。,刀具的几何角度,刀具静止参考系的基准平面 1). 基面 ：通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。（Pr） 2). 切削平面：通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基 面的平面。（Ps） 3). 正交平面 ：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平 面的平面。 （ Po） 4). 法平面：通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。 （ Pn） 5). 假定工作平面 ：通过切削刃上选定点，垂直于基面，且平行 于假定进给运动方向的平面。 （ Pf） 6). 背平面：通过切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作 平面的平面。 （ Pp）,刀

6、具的几何角度,刀具静止参考系 1). 正交平面参考系 基准平面-组成的静止参考系。 2). 法平面参考系 由基准平面- 组成的静止参考系。 3). 假定工作平面-背平面参考系 由基准平面-组成假定工作-背平面参考系。,刀具的几何角度,正交平面参考系刀具静止角度的标注（ - - ） 在刀具静止参考系中测得的角度称为刀具的标注角度。在正交平面参考系中，刀具的主要标注角度有六个。 （1）. 前角 （2）. 后角 （3）. 主偏角 （4）. 副偏角 （5）. 副后角 （6）. 刃倾角,刀具的几何角度,主偏角的影响,刀具的几何角度,法平面参考系（ ）刀具角度的标注 法前角 法后角 副法后角 主偏角 刃倾

7、角 副偏角,刀具的几何角度,3）. 假定工作平面参考系（ ）和背平面参考系（ ） 在假定工作平面内标注的前、后角称为侧前角（进给前角）、侧后角 （进给后角）；在背平面内标注的前、后角称为背前角 （切深前角）、背后角 （切深后角）。,刀具的几何角度,刀具的工作角度 车右螺纹时，如不考虑进给运动，则基面平行于刀杆底面，切削平面垂直于刀杆底面，若考虑进给运动工作切削平面为切于螺旋面的平面，刀具工作角度参考系倾斜一个角，从而使刀具的工作前角、工作后角发生变化。,刀具的几何角度,刀具的工作角度 刀具安装时,刀具倾斜角（）和螺纹螺旋升角（）相等，即：=，其中,P=螺距， d2=螺纹中径， =刀刃倾角。,刀

8、具的几何角度,刀具的工作角度 在数控车床上使用机夹不重磨刀具加工螺纹时，刀具倾斜角的调整，主要是通过选择机夹不重磨刀片下的刀垫来完成，刀垫的角度已经标准化，为1，2，3等，用户根据计算的刀具倾斜角，来选择合适的刀垫。 如果使用高速钢、硬质合金焊接式手磨刀具，刀具倾斜角则需要磨刀者手工刃磨。高速钢一般用于低速车削和精车螺纹，硬质合金螺纹车刀适合比较高的速度车削螺纹。若车刀的径向前角为0，两侧的后角一般为35，进刀方向一侧的后角48，左右切削刃必须是直线。,刀具的几何角度,刀具的工作角度,a)硬质合金车刀 b)高速钢车刀 图2-11高速钢、硬质合金焊接式手磨刀具的后角,刀具的几何角度,刀具的工作角

9、度,对于内螺纹/外螺纹加工刀柄有不同的径向后角,金属切削过程的基本规律,切削过程的金属变形 切屑形成过程是切削层金属在刀具的挤压下产生塑性压缩，主要以剪切滑移的方式产生塑性变形而形成切屑的过程。,金属切削过程的基本规律,切削过程的金属变形 在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, 切削层金属的变形大致可划分为三个变形区： 第一变形区(剪切滑移) 第二变形区(纤维化) 第三变形区(纤维化与加工硬化)。,金属切削过程的基本规律,切屑的类型 当工件材料的性能、切削条件不同时，会产生不同类型的切屑，切屑的形状主要分为带状、节状、粒状和崩碎四种类型。前三种切屑是加工塑性金属时常见的

10、切屑类型。,(a)带状切屑 (b)节状切屑 (c)单元状切屑 (d)崩碎切屑,金属切削过程的基本规律,切屑类型及形成条件,金属切削过程的基本规律,切屑控制 在生产实践中，有的切屑打成螺卷状，到一定长度时自行折断；有的切屑折断成C形、6字形；有的呈发条状卷屑；有的碎成针状或小片，四处飞溅，影响安全；有的带状切屑缠绕在刀具和工件上，易造成事故，,金属切削过程的基本规律,切屑控制 1）. 切屑折断的思路 切削过程中所形成的切屑，经第I、第变形区的剧烈塑性变形后，硬度增加，而塑性和韧性则显著降低，切屑变得硬而脆，当它碰撞到工件或后刀面上时，就很容易被折断了。,（a）自断屑（b）撞击刀具（c）撞击工件,

11、金属切削过程的基本规律,2). 切屑控制方式 （1）断屑槽 棱带宽度 ,切削刃上槽宽 、断屑槽深度H、刃口高度h、反屑角、断屑槽斜角,（2）改变刀具角度 （3）调整切削用量,切削力与切削功率,切削力的来源 切削力来源于三个方面： (1) 克服被加工材料对弹性变形的抗力； (2) 克服被加工材料对塑性变形的抗力； (3) 克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。,切削力与切削功率,切削合力及其分解 国标 ： 总切削力 F 可分解为三个相互垂直的切削分力：进给力Ff、背向力Fp和主切削力Fc ISO： 总切削力 分解为Fr，Fz、Fy、Fx。,切削力与切削功率,切削

12、合力及其分解 （1) 指数公式 指数形式的切削力经验公式应用比较广泛，其形式如下： 式中 影响系数，它的大小与实验条件相关； 背吃刀量ap对切削力影响指数； 进给量fn对切削力影响指数； 计算条件与实验条件不同时对切削力的 修正系数。,切削力与切削功率,切削合力及其分解 （2）单位切削力Kc 单位切削力Kc是指切除单位切削层面积所产生的主切削力，可用下式计算：,Kc（N/2）,式中，Fz主切削力（N）， AD切削面积（2）， Kc可以查表。利用单位切削力来计算主切削力Fz较为简易直观。,切削力与切削功率,切削功率Pm 消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm(国标为Po)。切削功率为力Fz和Fx

13、所消耗的功率之和，因Fy方向没有位移，所以不消耗功率。于是 Pm=(FzVc+Fxnfn/1000)10-3 其中： Pm切削功率（KW） Fz切削力（N） Vc切削速度（m/s） Fx进给力（N） n工件转速（r/s） fn进给量（mm/s）,切削热与切削温度,切削热 切削过程中的三个变形区即是三个发热区域,切削热由三部分组成： 被加工材料的弹、塑 性变形产生的热量。 刀具前刀面与切屑摩擦所产生的热量。 刀具副后刀面与工件已加工表面摩擦所产生的热量。,切削热与切削温度,切削温度 根据理论分析和大量的实验研究知，切削温度主要受切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液因素的影响。,烧结

14、硬质合金刀片切削的截面温度，单位为。,切削过程中的刀具磨损和破损,刀具磨损 在切削过程中，刀具的前、后刀面始终与切屑、工件接触，在接触区里发生着强烈的摩擦，并伴随着很高的温度和压力，因此，刀具的前、后刀面都会产生磨损。,切削过程中的刀具磨损和破损,刀具磨损 1）. 前刀面磨损 前刀面磨损是指刀具磨损主要发生在前刀面,切削过程中的刀具磨损和破损,2）. 后刀面磨损 后刀面磨损是指在刀具后刀面上出现与加工表面基本平行的磨损带，它的大小用符号VB来表示。磨损带可分为C、B、N三个区 。,切削过程中的刀具磨损和破损,3）. 刀具的磨损原因 硬质点磨损、粘结磨损（积屑瘤、沟槽磨损）、扩散磨损、热裂、塑性

15、变形、氧化磨损,后刀面磨损,积屑瘤(BUE),沟槽磨损,月牙洼磨损,热裂,塑性变形,切削过程中的刀具磨损和破损,4）. 刀具磨损过程 刀具磨损过程分为三个阶段初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。 5）. 刀具的磨钝标准 国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准,切削过程中的刀具磨损和破损,刀具的破损 在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称为刀具破损。,切削过程中的刀具磨损和破损,刀具耐用度和刀具寿命 1）. 刀具耐用度 整体刀具、焊接刀具，刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止所经历的切削时间

16、，称为刀具耐用度 2）. 刀具寿命 刀具寿命指的是一把新刀从开始使用到报废为止所经历的切削时间 3）. 刀具寿命与成本的关系 在保证刀具加工寿命的情况下，尽可能多的提高工件加工数量。,切削过程中的刀具磨损和破损,4）. 影响刀具寿命的因素 a.线速度对刀具寿命的影响最大 b.背吃刀量对刀具寿命的影响没有线速度大 c.进给对刀具寿命的影响最小 d.振动是除三大切削要素外，对刀具寿命影响最大的因素 e. 刀片材质 f. 刀片使用次数,数控刀具材料和标准,数控刀具材料 数控刀具材料应具备高的硬度和耐磨性，足够的强度和韧度，较高的耐热性，良好的工艺性和经济性。 高速钢 (HSS)、硬质合金、陶瓷、超硬

17、刀具，每种刀具材料又可分为涂层和非涂层刀具两种。,数控刀具材料和标准,数控刀具材料 1）.高速钢 高速钢它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。常温时硬度为 6070HRC, 当温度高达 550600时，硬度仍无明显下降, 允许切削速度为 40m/min 。 2）.硬质合金 普通硬质合金它是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC等)作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法制成的一种合金。硬质合金的硬度高、耐磨性好、耐热性高，允许的切削速度比高速钢高数倍，切削速度达100m/min以上。 超细晶粒硬质合金粒径小于1m，合金的硬度高、韧性好，切削力可能性高等优异性能。 金属陶瓷是以

18、钛基硬质微粒为主体的硬质合金。通常以碳氮化钛（T i C N）微粒为主要成分。应用不锈钢、球墨铸铁、低碳钢和铁素体钢的精加工。,数控刀具材料和标准,3）. 陶瓷刀具 陶瓷刀具材料分为Al 2O3基和Si3N4基两类，硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强。适应高速切削。 4）. 超硬刀具 聚晶金刚石（PCD） 用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料。 聚晶立方氮化硼（PCBN） 由氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低

19、。,数控刀具材料和标准,涂层刀具材料 1）.常用的涂层材料 刀具涂层材料主要是一些具有高硬度的耐磨化合物，涂层材料中，用的最多的是TiC、TiN、Al2O3、金刚石以及复合涂层。 TiC耐磨性好。能有效地提高刀具的抗月牙洼磨损能力，适合于低速切削及磨损严重的场合。 TiN涂层具有低的摩擦系数，润滑性能好。能减少切削热和切削力，适合于产生融合和磨损的切削 Al2O3的高温耐磨性、耐热性和抗氧化能力比TiC和TiN好。月牙洼磨损率低，适合于高速、大切削热切削。 2）.新型涂层材料 TiCN基新涂层兼有TiC和TiN涂层良好的韧性和硬度，比常用的TiN刀具耐用度高24倍。此外，以TiCN为基的多元成

20、分新涂层材料如(Ti，Zr)CN、( Ti，Al)CN、(Ti，Si)CN等纷纷出现。 TiAlN有很高的高温硬度和优良的抗氧化能力，涂层硬度高，抗氧化性能好，切削性能优于TiN涂层，用于加工航天合金材料时的刀具寿命可提高14倍。CrC和CrN涂层是无钛涂层，可有效地切削钛和钛合金以及铝合金等其它软 材料。,数控刀具材料和标准,常用涂层方法 常用的涂层方法是CVD(化学气相沉积法)和PVD(物理气相沉积法)，其它方法如等离子喷涂、火焰喷涂、电镀、溶盐电解等还存在较大的应用局限性。,硬质合金涂层显微结构,数控刀具材料和标准,几种硬涂层和软涂层的材料性能,数控刀具材料和标准,数控刀具材料,数控刀具

21、材料和标准,硬切削材料分类代号 切削加工用硬切削材料的分类和用途大组和用途小组的分类代号即GB/T 20752007，分类代号包括硬质合金、陶瓷、金刚石、氮化硼，用两个字母符号表示。,硬质合金,金刚石,数控刀具材料和标准,硬切削材料分类代号,陶瓷,氮化硼,数控刀具材料和标准,硬切削材料用途大组和用途小组,数控刀具材料和标准,硬切削材料用途大组和用途小组,数控刀具材料和标准,硬切削材料用途大组和用途小组,数控刀具材料和标准,例：HW-P10 HW-P10材料主要为含碳化钨（WC）的未涂层硬质合金，其粒度1微米的硬质合金，用来加工除不锈钢外所有带奥氏体结构的钢和铸钢，其耐磨性高，但韧性比较差。 例

22、：HC-K20 HC-K20材料主要为涂层硬质合金，可用来加工灰铸铁，球状石墨铸铁，可锻铸铁，其耐磨性、韧性适中， 例：CA-K10 CA-K10材料为主要含氧化铝的陶瓷，可用来加工灰铸铁，球状石墨铸铁，可锻铸铁，其耐磨性高，但韧性比较差。,数控刀具材料和标准,瑞典山特维克公司生产的车削刀具材料牌号,机夹可转位刀具,机夹可转位刀具 转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开后转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。,机夹可转位刀具,可转位刀具与焊接刀具和整体刀具相

23、比，优点: 刀具刚性好，寿命高。 生产效率高,定位精度高。 可转位刀具有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。,机夹可转位刀具,可转位刀片夹紧的基本要求 可转位刀片的刀具是由刀片、定位元件和刀体组成，夹紧的基本要求如下： 夹紧可靠不允许刀片松动或移动。 定位准确确保定位精度和重复精度。 排屑流畅有足够的排屑空间。 结构简单操作方便，制造成本低，转位动作快，缩短换刀时间。,机夹可转位刀具,可转位刀片的代码及其标记方法 国标GB/T 2076一2007，切削刀具用可转位刀片型号表示规则,机夹可转位刀具,机夹可转位刀具,外圆车削 车刀编码,数控刀具系统,数控刀具系统分类 数控刀具系统主要分为整体式和

24、模块式。模块式刀具是不同的模块通过接口组合，用尽可能少的模块组成一个功能全、柔性好的工具系统，实现高精度、高刚性并能快换的连接结构 整体式,数控刀具系统,模块化刀具系统,数控刀具系统,数控刀具系统安装,数控刀具系统,刀柄 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，锥度为 7:24 的通用系统；1:10 的HSK 真空系统。 1）. 7:24锥度的通用刀柄 锥度为7:24 的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、 MAS BT（日本标准） 、 DIN 69871（德国标准）、 IS07388/1 （国际标准） 以及ANSI/ASME（美国标准）。 NT 型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传

25、统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。 目前国内使用最多的是MAS BT 型和DIN 69871型（即JT）两种刀柄。,数控刀具系统,MAS BT刀柄,数控刀具系统,DIN或者 ISO或者SK刀柄,数控刀具系统,7:24锥度的通用刀柄缺点 （1）由于只靠锥面结合刀柄与主轴的联接刚性较低，主轴转速超过10000转/分时，联接刚性的不足更为明显； （2）当采用ATC方式安装刀具时，重复定位精度较低，难以实现高精密加工； （3）当主轴高速回转时，主轴前端在离心力作用下会发生膨胀，易导致主轴与刀柄锥面脱离，使径向跳动急剧增大（可达15m

26、），易发生安全事故。,数控刀具系统,HSK真空刀柄,HSK刀柄与主轴连接结构与工作原理 1：HSK刀柄 2：主轴,HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、 HSK-B、 HSK-C、 HSK-D、 HSK-E和HSK-F，常用的有三种：HSK-A (带内冷自动换刀) 、 HSK-C (带内冷手动换刀) 和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。,数控刀具系统,“Big-plus”的机床主轴与刀具的接口 该系统仍采用7:24锥柄，可与现有的7:24刀柄完全兼容。 装刀时，刀具送入主轴以后在主轴端面与刀柄法兰之间留有约0.02mm的间隙，当刀柄被完全拉入时，主轴端

27、口弹性扩张，实现锥面与端面的同时接触。满足了机床-刀具接口对稳定性和精度的要求,“Big-plus”接口 传统7:24接口,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快速换刀系统,Coromant Capto是个模块化快速换刀系统，适用于加工中心、车床和复合机床，它使得整个车间仅需使用一套系统，提供了很高的灵活性，并大大减少了刀具库存。 Coromant Capto模块化刀柄系统具有模块化、通用性和重复性特征。,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快速换刀系统 Coromant Capto模块化快速换刀系统的连接结构（接口）是一种高精度多面体，采用1/20锥度定位夹紧的连接结

28、构。,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快夹紧原理 夹紧系统基于夹紧单元中分段涨环之间的相互作用。各分段涨环锁紧到切削单元上的内槽中并将两个部件锁在一起。,（a）松开位置 （b）夹紧位置,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快速换刀系统夹紧方法 在连接结构接口，通过手动和自动夹紧单元，利用凸轮轴、弹簧或液压机械装置启动拉杆进行夹紧。,（a）未夹紧 （b）夹紧,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快速换刀系统夹紧方法 中心螺栓夹紧可将可乐满Capto系统切削刀柄、接长杆、刀具连接在一起，特别是在需要构造更长刀具时使用。,数控刀具系统,Coromant Cap

29、to模块化快速换刀系统夹紧方法 前部夹紧用于不带自动换刀装置的铣削和钻削机床中快速换刀的连接。夹紧力大约为中心螺栓系统的50%。,数控刀具系统,Coromant Capto模块化快速换刀系统 夹紧方法的在机床上的具体运用。,常用工件材料加工性能,可加工性的衡量指标 金属材料的可加工性是指材料在一定切削条件下被加工的难易程度。它具有一定的相对性，习惯上以45钢为基准，如高强度钢较难加工，是相对于45钢而言的。常用材料的相对加工性分为8级。凡Kr1的材料。其可加工性比45钢好；反之，则比45钢差。,常用工件材料加工性能,材料可加工性分级,常用工件材料加工性能,影响材料的切削加工性的主要因素 为了确

30、定材料的切削加工性(即被加工的能力)，通常必须确定的因素。 a： 按金相/机械性质的工件材料分类。 b： 使用的切削刃槽形。 c： 切削刀具材料(牌号)及其适当成分，如涂层硬质合金、陶瓷、CBN或PCD等以上三项对材料的切削加工性的影响最大。 e：其它因素：切削参数、切削力、材料热处理、表面质量、冶金过程中材料的夹杂物、刀柄和一般切削工况等。,常用工件材料加工性能,常用工件材料 工件材料按照ISO标准被分为6个主组，每个组在切削加工性上都有独特性能。 a. 钢（P） b. 不锈钢（M） c. 铸铁（K） d. 有色金属材料（N） e. 耐热优质合金(HRSA)和钛合金（S） f. 淬硬钢（H）

31、,切削液,切削液的作用 冷却 切削液的冷却作用就是降低温度的作用。切削液可以减小摩擦，减少切削中产生的热量；同时，把大量的切削热吸收带走。 润滑 切削时，工件与刀具、刀具与切屑之间存在着很大压力 , 因而相互间的摩擦是相当严重的。切削液的润滑作用就是指切削液能够减小摩擦力，从而使切削力减小，刀具寿命提高, 表面质量得到改善。 洗涤 采用切削液，可将切削中产生的细碎切屑、磨削中的磨屑和磨粒碎片冲刷带走，以免损坏机床或粘附在工件上划伤已加工表面。 防锈 在切削液中加入了各种防锈剂，它们与金属表面有很强的附着能力，使金属表面与腐蚀介质隔开 , 起到防锈作用。,切削液,切削液的种类 水溶液 主要成分是

32、水，并加入少量的防锈剂等添加物。水溶液具有良好的冷却作用 , 可以大大降低切削温度 , 但润滑性能较差。 乳化液 乳化液是将乳化油用水稀释而成，具有良好的流动性和冷却作用, 并有一定的润滑作用。 切削油 主要用矿物油, 少数采用动植物油或混合油。切削油润滑作用良好, 而冷却作用较差, 多用以降低工件表面粗糙度值。,切削液,切削液的选择 切削液一般按加工性质( 粗加工、精加工)和工件材料等来选用。 粗加工时主要是冷却，应选用以冷却为主同时具有一定润滑、洗涤和防锈作用的切削液。 精加工时主要希望提高表面质量和加工精度, 提高刀具寿命，应选用浓度较大的切削液。要求切削液有良好的润滑性和一定的流动性。

33、 切削脆性材料 ( 如铸铁、青铜 ) 时不用切削液。 硬质合金刀具一般也不用切削液, 如果使用，必须大量、连续地注射。,切削液,切削液的加注方法 切削液的加注方法也称供液法，主要有以下几种：低压浇注法，高压喷射法， 喷雾供液法，手工供液法。,高压喷射法,切削振动,切削振动分类 切削过程中出现的振动按照受力情况，主要有两大类：强迫振动和自激振动。 强迫振动是由外界的周期性干扰力的作用而引起的振动。 在刀具进行切削时，多数振动是由于再生效应的反馈机制所引起的自激振动，即再生颤振。再生效应是指当上一圈切削时在加工表面留下的振痕，在下一圈切削到同一地方时，振痕对切削力的变动产生影响的一种现象。,切削振

34、动,切削振动的分类 按照切削振动产生声音的频率，可将切削振动分为三类：高频、中频、低频。,切削振动,切削振动的原因和条件,1）. 切削振动的原因,建立切削振动的物理模型，通过切削振动模型找出切削振动的原因，进而可分析消除振动的方法。,切削振动的物理模型,刀具在切削工件时发生振动的三个条件同时存在： 第一是包括刀具在内的工艺系统刚性不足导致其固有频率低； 第二是切削产生了一个足够大的外激力； 第三是这个外激力的频率与工艺系统的固有频率相同随即产生共振。,切削振动,切削振动的原因和条件 内孔镗刀杆的振动分析,内孔镗刀杆的变形,内孔镗刀杆的刀尖切削工件时，镗刀杆发生振动的方向不在进给方向，因此我们仅

35、仅讨论由主切削力Fc、和背向力Fp发生变化引起的振动。,刀杆是一个m与弹簧的结合体，具有一定的固有振动频率，固有频率比较低。刀尖切削工件时会产生切削力Fc、Fp（振动发生的方向），Fc、Fp使镗刀杆产生相应的弹性变形，T、R。内孔镗刀匀速进给，在此过程中，切屑的产生、断裂不断发生，引起切削力也不断变化， Fc、Fp是动态的，不仅大小而且方向发生变化。如果切削力的变化频率在刀具固有振动频率范围之内，就会产生共振。,切削振动,消除刀具振动的途径 第一是减小切削力至最小; 第二是尽量增强刀具系统或者夹具与工件的静态刚性; 第三则是在刀杆内部再制造一个振动去打乱外激切削力的振频，从而消除刀具振动。,切

36、削振动,消除刀具振动的方法,使用锋利的刀片刃口来降低切削力 使用正前角基本形状刀片，产生的切削力低。 非涂层刀片通常比涂层刀片要锋利。 物理涂层（PVD）比化学涂层薄（CVD或MTCVD），切削力低，刃口要锋利。 选用合理的刀片角度和断屑槽 根据不同切削情况选择合理断屑槽，有利于控制切屑的流动，断屑，改善切削环境。,切削振动,消除刀具振动方法 使用小的刀尖圆弧半径,镗杆的弹性变形与ap和刀尖半径的关系,切削振动,消除刀具振动的方法 对切削振动的影响,切削振动趋势与刀具主偏角的关系,切削振动,消除刀具振动的方法,插铣,深型腔铣削 细长杆立铣刀铣削深型腔时常采用插铣方法,薄壁工件的铣削加工 在铣削

37、薄腹板时，推荐使用90度面铣刀以减小对腹板的轴向切削力。,与切削力的关系,切削振动,消除刀具振动的方法 面铣刀采用疏齿不等距铣刀来减小铣削振动 调整切削参数 铣削方式（顺铣和逆铣） 例：消除弯板类零件 的振动，刀具的三种进给 方向中，刀具向下进给铣 削消振效果最好。,切削振动,消除刀具振动的途径和方法 提高刀杆的静态刚性,悬臂梁变形计算公式：,悬臂梁结构,F：刀尖所受的切削力 E：材料的弹性模量 L：刀杆的长度 D：刀杆的直径 ：刀尖处刀杆产生的变形,切削振动,消除刀具振动的途径和方法 提高刀杆的静态刚性,切削振动,消除刀具振动的方法,提高刀具的动态刚性,如图所示，在切削振动的物理模型质量块m的下面再用弹簧P吊装另一个小质量g，依据一定的公式调节弹簧P的阻尼(例如做成铜丝弹簧或者腰鼓型的弹簧另外改变弹簧的长度)和g的质量，在外力锤击m后g通过P和m一起振动但是振频相差 /2，即m向下落时g开始向上弹，m向上弹时g向下落，从而在m振动不到一个周期内将m置于平稳状态，虽然外力F不断按一定的频率施加在m上，但之间g随着F振动而m始终是近乎静止的。,阻尼减阵 刀杆工作原理图,