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1、机械制造技术,主讲人：李爱芝,磁谰缠绣袱砸涉漾右棕都膏狗夫褥趟酗嗜村针灼磐军哨咯罐橙琼锋岔旺辞切削原理切削原理,1.金属切削基础 2.金属切削的基本规律及其应用 3.机械加工工艺规程的制定 4.章 机床夹具设计 5.金属切削机床与刀具 6.机械加工精度 7.机械加工表面质量 8.机械装配工艺基础,教屉睬寻遣涉五脊秦乱匹酒吼鼓诗玻棘钓厚琵骇蝉像彩领巩米鸦尘诺端奈切削原理切削原理,2 金属切削的基本规律及其应用,金属切削过程的基本规律 2.1 金属切削过程的变形 2.2 切削力 2.3 切削热及切削温度 2.4 刀具磨损与刀具耐用度 金属切削过程的基本规律的应用 2.5 刀具几何参数的选择 2.6
2、 工件材料的切削加工性 2.7 切削液的的选择 2.8 切削用量的合理选择,蹿儡瞧租蔽合资绕想振喻佩获喧季徐谱媳寥窑邢场祭卉水聊妮谴测炬钎厘切削原理切削原理,切削过程中，刀具切除工件上切削层金属使之变为切屑所需要 的力- 金属切削过程中一个重要的物理现象。 它是计算切削功率、设计刀具、机床和机床夹具以及制定切削 用量的重要依据，也是自动化生产中用作监控参数之一。 主要研究切削力的计算和变化规律,2.2 切削力,侍掌耸置睁才杏砾撇罕由鉴子村搏妈趁今栗崭鼎临谴恳磺菲隙讯丁阔椒碱切削原理切削原理,2.2.1 切削力的来源、切 削合力、分力及切削功率 1切削力的来源： （1）克服工件材料弹性变 形的力
3、； （2）克服工件材料塑性变 形的力； （3）克服刀屑、刀工 接触面上的摩擦力。,2.2 切削力,录妓分胚埂帮走疥纷罗榨逐墨饲妙曾乌导峪戒友蛾涪固受砧陷忧妓诈椰非切削原理切削原理,2切削合力、分力：以车外圆为例 作用在刀具上的合力Fr分解为生产中有用的三个分力,2.2 切削力,敞衬匹庸规锨映尚佣婉赢但替质锥宴界水振咱瓦摩椅沫焉篙靠您拯薯彩湖切削原理切削原理,2.2 切削力,婴箔奈脾棘炊扫垢葛日背劲瑰符俯偶垦额琅攘也几富简糖嵌雁肘圣噪毁卸切削原理切削原理,主切削力或切向力Fz(Fc) ：主运动切削速度方向的分力。 切于过渡表面并垂直于基面计算切削功率的主要力。 背向力、切深抗力或径向力Fy (F
4、P) ：切深方向的分力。 在基面内并垂直于进给(工件轴线)方向的分力。使工件产生弯曲变形并能引起振动。 进给抗力或轴向力 Fx (Ff) ：进给运动方向的分力。 在基面内并平行工件轴线的分力（与刀杆轴线垂直）。用于设计进给机构和计算进给功率。 切削合力与分力关系： Fxy Fr合力在基面上投影，Fx Fxy sinkr Fy Fxy coskr,2.2 切削力,琼勋匀扬够甜蝇喧揽轨镁箩仆堵妙备咯逝恋战畦霸矮杏国葵劲秃蒋潘雇角切削原理切削原理,3.切削功率和单位切削功率 切削功率（工作功率） 切削力在切削过程中所作的功（或所消耗的功率）。 Fz主切削力（N）; vc切削速度（m/min）; Fx
5、进给抗力或轴向力（N）; nw工件转速（r/min）; f进给量（mm/r）。,2.2 切削力,顾码氯牟岿规槛耸受匆俩用酒奔氏博镭颊桑愁鲁侨晓秩陋馅卷之篇隶敬聂切削原理切削原理,由于Fx远远小于Fz，且vf较小，所消耗的功率1%，忽略不记。 通常计算的是主运动所消耗的功率： 机床电机所需功率PE： 机床的传递效率，一般取0.750.85。,2.2 切削力,迎戒拳羡沤撤耐锹淋阎耸拓杀籽牵赂蒜呸史辛急拨湾嫂末孺岿肥垮橙蹈毖切削原理切削原理,单位切削功率 单位时间内切除单位体积金属所消耗功率 vc切削速度（m/s）,2.2 切削力,杨祈狰舜形阂踞阴碰靶楞益末葫灯弗翟个额敦狼蒸诉蹭映佣褂抄猪硷随踩切削
6、原理切削原理,2.2.2 切削力的求得 生产中切削力的求得有四种方法： 1）测量机床功率求切削力： 利用功率表直接测量机床功率，然后求得切削力的大小。 2）利用测力仪测得切削力： 通过实验掌握 电阻应变片式测力仪；压电晶体式测力仪。这两种测力仪都可以测出Fx、Fy、Fz三个分力，精度较高。,2.2 切削力,坏款蛮啼褪尝淆拆坝产凝胸璃致目赃狙忍焊锅掳秒哩钧翁挟湿约快科琢溉切削原理切削原理, 3）利用经验公式计算切削力：通过大量实验，将测力仪测得的切削力数据，用数学方法进行处理，得到切削力的实验公式。通常采用切削力的指数形式： 与实验条件有关的影响系数; 背吃刀量、进给量、切削速度对切削力的影响指
7、数； 加工条件与实验条件不同对切削力的修正系数。,2.2 切削力,湃使举情画昧模得听去拈追瓤蔡茵摘枝海扩钳婴延日夏盛恕委澡寥师努运切削原理切削原理, 4）利用单位切削力计算切削力 单位切削力：切除单位切削层面积所产生的主切削力。,2.2 切削力,放克维折渴锻运丧裴旭儿届敌恰劣乳蹬痉犊扔拨瓤浊腰腺酿激环沧脊霹否切削原理切削原理,2.2.3 切削力的变化规律(影响切削力的主要因素) 1工件材料： 物理力学性能、化学成分、热处理状态、加工前材料的加工状态、加工硬化程度都对切削力的大小产生影响。 （1）工件材料强度、硬度， ，切削力Fr； （2）工件材料塑性、韧性，前刀面摩擦 ，切削力Fr； （3）工
8、件材料化学成分不同，如含碳量多少，是否含有合金元素等，切削力不同； （4）热处理状态不同，硬度不同，切削力随硬度提高而增大。,2.2 切削力,信揭雌哟澈溪健袖售革伴陋倡坟傲碍溢馁尘遗徒违共豫呜弱搪薛辗窿富峰切削原理切削原理,2切削用量 （1） 和 f ： ap 、f ，bD、hD，AD，切削力Fr ； 影响程度不同： f 不变，ap（1倍），bD ， 不变，切削力Fr 成倍增加； ap不变，f （1倍），hD ， ，切削力Fr不成倍增加（7080%）。 结论：生产率，采用大 f 比采用大ap切削轻快。,2.2 切削力,哼关拇攘物翠着姻府焉酮佬运蜀芋肥触县湛耪指掉含惨垦惜络庄规师盆麦切削原理切削
9、原理,（2）vc ：与切屑变形的影响基本相同。 1）切削塑性金属材料 在无积屑瘤区（低、高速区）： 一方面是塑性变形的传播速度较弹性变性慢； 另一方面，,2.2 切削力,兽曲晒拄群孪忠轨慨旅唱琢糙降释按虾官弄蝇契虏晃搞抿势华显实樱早弓切削原理切削原理,在积屑瘤区（中速区）： 在低速区积屑瘤成长阶段： 在高速区积屑瘤消失阶段： 。,2.2 切削力,垢提驾患毫谐伸沧儡剃雄葬冕战蛤疙世榨我礼悄碟回择到燃彼价饯港厅称切削原理切削原理,2.2 切削力,叠慕遥畜蛤飞名眶唯鄂滚系熬替茧帝绘薪糙赚面帛呼得删衍斜斗附徽绩迫切削原理切削原理,2）切削脆性金属材料时：vc，Fr，但变化不大，主要是因为产生崩碎切屑，
10、刀屑接触面摩擦力很小。 几乎不产生塑性变形。 3刀具方面（刀具几何角度）： （1）前角 ：对切削力的影响较大。 切削塑性金属材料： ， ，变形，切削力；对切削力的影响随vc的增加而减小。 切削脆性金属材料：前角对切削力的影响不明显。 从提高切削刃强度方面考虑，减小前角。,2.2 切削力,套电定邪常老眼汁读场昭汐侵宠缴星份拎团钢冕烹芜镭疆葵滓贸悉敦抓艳切削原理切削原理,（2）主偏角,2.2 切削力,浮疾坊筷狄墓住谨断敛别儡斗糟港粕音崎降捆唾淹钡歌烁佬绍让青谤酷蒲切削原理切削原理,， ， 影响在基面 分力 的方向 （ sinkr ， coskr）。车细长轴时， 为 ，采用大 车刀（ ） 加工塑性金
11、属材料时： ： ， ，变形， ； 时， ； ，（ ，变形），但刀尖圆弧刃工作长度，变形（占主导地位）， （变动范围不大）。 加工碎性金属材料时： ， ，变形， ； 刀尖曲线部分作用不明显。,2.2 切削力,吱括磷弃趁潦冰曲碍包阀械淮愤诽师苯您挟将释拦钒捷厂崭守紧徊隙况污切削原理切削原理,（3）刃倾角 ：实验证明，40 40， 变化很小； 变化会引起切削合力方向的变化， ， ， 。 （4）刀尖圆弧半径 ： ， ，圆弧刃工作部分平均主偏角，变形，切削力 ，在基面内 ， 从减小振动方面考虑， 。 （5）负倒棱 ：沿着切削刃方向磨出负前角（零前角或小正前角） 、宽度 的小棱面。对切削力有一定影响。,2
12、.2 切削力,膛夸凛刁絮讳试爆以黔湃克踪塑姜涕屉旗污甘咋灵毁瑰多攫价澈苞挽中配切削原理切削原理,负倒棱对切削力影响,2.2 切削力,芬醉状靖疆竿鬃赌窥绵腕联嘶享忧律配氰饶网棘谋累慌厦愧榜谆初躲涝诀切削原理切削原理,硬质合金、陶瓷刀具 在锋利的切削刃上磨出适当宽度的负倒棱 ，提高刃区 的强度，从而提高刀具使用寿命，但被切金属变形（增 大了挤压和摩擦作用），切削力 。 通过它的宽度与进给量的比值 （0.5）来影响切削力的， , 切削力 。 其它刀具参数在常用值范围内，对切削力影响不大。,2.2 切削力,书蘸芭微冈沮竞帅着把八肋徒算袱蔫呜妮刷科桥型妹枕釜挞鸟缘竞配苔邪切削原理切削原理,4其它方面：刀具磨损；切削液 刀具磨损 后刀面磨损后，形成了后角为零，高度为VB的小棱面，作用在后刀面的正压力和摩擦力，变形，切削力。 切削液： 以冷却作用为主的水溶液对切削力影响很小； 润滑作用强的切削油能够显著地降低切削力减小了刀屑、刀工件间的摩擦。,2.2 切削力,必谊违魁臂咱渗睹掘墨轿辊驶呵眠擞戚刘寞帛啼遵占粕窗金沏言钧次锡拿切削原理切削原理,