3.4金属切削加工(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

３.４　金属切削加工 ３.４.１　切削加工基础 １.切削运动 为了进行切削加工以获得工件所需的各种形状。 刀具和工件必须完成一系列相对运动。称为切削运动。 按切削时工件和刀具相对运动所起的作用不同可分为主运动和进给运动。如图３-１５ 所示。 １) 主运动。 主运动是进行切削时最主要的运动。 通常它的速度最高。 消耗机床动力最多。 如普通卧式车床的主运动为主轴的旋转运动。 主运动可以是回转运动。 也可以是直线运动。 如铣刀的回转和刨刀的直线往复运动。 下一页 返回 ３.４　金属切削加工 ２) 进给运动。 进给运动与主运动配合。 能保持切削工作连续地进行。 从而切除金属层形成已加工表面。 在普通卧式车床上加工外圆。 刀具沿工件轴线方向的纵向运动ｆａ 是进给运动。 机床的进给运动可由一个或几个组成。 通常消耗功率较小。 进给运动可以是连续的。如车床的进给运动。 也可以是间歇的。 如牛头刨床工作台的进给运动。 在切削加工过程中。 工件上形成三个不断变化的表面(图３-１６): ①待加工表面是工件将被切去一层金属的表面。 ②加工表面是工件正在被切削的表面(过渡表面)。 ③已加工表面是工件上切去一层金属后。 所形成的新的表面。 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 ２.切削要素 切削用量三要素如图３-１６ 所示。 １) 切削速度ｖ。 刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。 单位为ｍ/ ｓ。 其大小可按下式计算: ２) 进给量ｆ。 刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为进给量。 它可用工件每转一转刀具的位移量来表述和度量。 单位为ｍｍ/ ｒ。 如果主运动为往复直线运动(刨削)时。 则进给量的单位为ｍｍ/ (ｄ􀅰ｓｔｒ) (毫米/ 双行程)。 进给运动的速度即进给速度ｖｆ 为: 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 ３) 背吃刀量ａｐ。 背吃刀量是每次走刀切入的深度。 背吃刀量等于待加工表面与已加工表面间的垂直距离(ｍｍ)。 车外圆时: ３.４.２　金属切削刀具 在切削加工中。 刀具直接担负切削金属材料的工作。 为保证切削顺利进行。 不但要求刀具在材料方面具备一定的性能。 还要求刀具具有合适的几何形状。 １.刀具的组成 ２.刀具材料 刀具夹持部分的材料一般多用中碳钢。 而切削部分 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 的材料需根据不同的加工条件合理选择。 通常所说的刀具材料。 一般指切削部分的材料。因为刀具切削时的工作条件是: 高温、高压、摩擦和冲击。 因此刀具材料应具备以下性能: １) 硬度。 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。 常温下一般要求在６０ＨＲＣ 以上。 ２) 耐磨性。 通常情况下。 材料的硬度越高耐磨性也越好。 ３) 强度与韧性。 ４) 热硬性。 刀具材料在高温下应保持高的硬度、好的耐磨性和较高的强度等综合性能。 热硬性越好。 刀具材料允许的切削速度越高。 它是衡量刀具材料性能的主要标志。 一般用热硬性温度表示。 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 ５) 化学稳定性。 包括抗氧化、抗粘结能力。 化学稳定性越高。 刀具磨损越慢。 加工表面质量越好。 ６) 良好的工艺性及经济性。 ３.４.３　金属切削过程 金属切削过程是工件上多余的金属材料不断地被刀具切下并转变为切屑。 从而形成已加工表面的过程。 伴随这一过程产生的一系列物理现象(如切削力、切削热、刀具磨损等)。 将直接或间接地影响工件的加工质量和生产率。 １.切屑的形成 在切削塑性材料的过程中。 当刀尖接触工件时。 工件切削层受到挤压。 使工件材料产生弹性变形。 随着刀具的继续切入。 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 应力、应变逐渐增大。 直到克服材料的屈服极限产生塑性变形。 刀具继续切入。 剪应力继续增大到克服材料的强度极限出现挤裂现象。 最后。 被挤裂的金属脱离工件。 沿刀具的前面流出成为切屑。 重复上述过程。 直到将多余金属全部切除。 由此可见。 塑性材料切削过程的实质是一个挤压过程。 重复着弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段。 如图３-１８ 所示。 ２.切屑的种类 由于工件材料及加工条件的不同。 形成的切屑形态也不相同。 常见的切屑种类有四种。如图３-１９ 所示。 下一页 返回 上一页 ３.４　金属切削加工 ３.切削力 金属被切削时。 刀具切入工件。 被加工材料发生变形。 最后成为切屑所需要的力称为切削力。 实质上它是由克服被加工材料的弹性变形和塑性变形的力。 以及刀具与工件和刀具与切屑之间的摩擦力共同构成的力。 切削力是设计和使用机床、刀具、切削加工工艺装备等必要的依据。 切削过程中出现的物理现象大都是由切削力引起的。 在实际加工中。了满足设计和工艺分析的需要。 一般把切削力分解为三个分力(如图３-