4-4 切削力与切削温度《机械制造工艺基础》（劳动版·第八版）河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《机械制造工艺基础》 知识点讲解 4-4 切削力与切削温度 【课程要求】 1. 能写出总切削力与分力的关系公式。 2. 能列举影响总切削抗力的四个主要因素及其影响规律。 3. 能写出三项减少切削热和降低切削温度的工艺措施。 4. 能根据加工条件分析总切削抗力的变化趋势。 5. 能判断主偏角变化对背向力和进给力的影响。 6. 能初步选择降低切削温度的工艺措施。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 切削力 1. 总切削力（F）的定义 ￮切削过程中，材料产生变形到变成切屑所产生的抗力，和切屑与前面之间及后面与已加工表面之间发生的摩擦，共同作用于刀具上的合力。 2. 一个切削部分的总切削力与刀具总切削力 ￮单刃刀具（如车刀、刨刀）：一个切削部分的总切削力就是刀具总切削力。 ￮多刃刀具（如铣刀、铰刀、麻花钻）：所有参与切削的各切削部分所产生的总切削力的合力，称为刀具总切削力。 ￮本节主要讨论一个切削部分的总切削力，简称为总切削力 F。 3. 总切削力的分解（图4-11） ￮切削力Fc：总切削力F在主轴运动方向上的正投影，与切削速度vc方向一致。消耗功率最大，约占总消耗功率的95%。 ￮背向力Fb：总切削力F在垂直于工作平面方向上的分力。车外圆时，刀具与工件在这个方向上无相对运动，不做功。 ￮进给力Ff：总切削力F在进给运动方向上的正投影，与进给速度vf方向一致。消耗功率非常小（<5%）。 ￮关系公式： 4. 总切削抗力（F'） ￮工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。与总切削力F是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反。其分力（切削抗力、背向抗力、进给抗力）分别与 Fc、Fb、Ff大小相等、方向相反。 5. 影响总切削抗力大小的因素 ￮工件材料：强度、硬度越高，韧性、塑性越好，越难切削，总切削抗力越大。 ￮切削用量：背吃刀量ap和进给量f增大时，切削截面积也增大，切屑粗壮，切下金属增多，总切削抗力增大。 ￮刀具角度： - 前角增大：被切层材料所受挤压变形和摩擦减小，排屑顺畅，总切削抗力减小。 - 后角增大：刀具后面与工件过渡表面和已加工表面的挤压变形和摩擦减小，总切削抗力减小。 - 主偏角：对Fr影响较小，但对Fb和Ff影响明显。公式：，增大主偏角κr，会使进给力Ff增大，背向力Fb减小。车削细长工件时，增大主偏角可减小或防止工件弯曲变形。 ￮切削液：合理选用切削液，可以减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力，使总切削抗力减小。（后面章节具体介绍） 知识点2 切削温度 1. 切削热与切削温度： ￮切削热：切削过程中，由于被切削材料层的变形、分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量。三个来源（图4-13）：切屑变形、切屑与刀具前面的摩擦、工件与刀具后面的摩擦。 ￮切削温度：切削过程中，切削区域的温度。 2. 切削热的分布与影响： ￮分布：车削外圆时，切屑带走70%～80%，传入刀具占15%～20%，传入工件占5%～10%。 ￮对刀具的影响：传入刀具的热量虽少，但刀具切削部分（尤其是刀尖）体积小，温度易升高（高速切削可达1000℃以上），致使刀具切削性能降低，磨损加快，影响加工质量，缩短刀具寿命。 ￮对工件的影响：导致工件受热伸长和膨胀，影响加工精度。对细长轴、薄壁零件和精密工件的加工影响尤为严重。 3. 减少切削热和降低切削温度的工艺措施： ￮合理选择刀具材料和刀具几何角度。 ￮合理选择切削用量。 ￮适当选择和使用切削液。 【练习题】 一、单项选择题 1. 切削过程中，消耗功率最大的切削分力是（ ） A. 背向力 B. 进给力 C. 切削力 D. 摩擦力 2. 下列因素中，对切削力影响最大的是（ ） A. 刀具前角 B. 刀具后角 C. 主偏角 D. 背吃刀量 3. 车削外圆时，切削热的主要来源不包括（ ） A. 切屑变形 B. 切屑与刀具前面摩擦 C. 工件与刀具后面摩擦 D. 工件与机床工作台摩擦 4. 下列刀具材料中，耐热性最好的是（ ） A. 碳素工具钢 B. 合金工具钢 C. 高速钢 D. 硬质合金 5. 刀具前角增大时，总切削抗力的变化是（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 6. 车削细长轴时，为防止工件弯曲变形，应（ ） A. 减小主偏角 B. 增大主偏角 C. 增大前角 D. 减小后角 7. 切削用量三要素中，对刀具寿命影响最大的是（ ） A. 背吃刀量 B. 进给量 C. 切削速度 D. 切削宽度 8. 切削热传入工件所占的比例大约为（ ） A. 70%～80% B. 15%～20% C. 5%～10% D. 30%～40% 9. 下列哪种切削液主要起冷却作用？（ ） A. 切削油 B. 乳化液 C. 极压切削油 D. 植物油 10. 刃倾角是在哪个平面内测量的？（ ） A. 基面 B. 正交平面 C. 主切削平面 D. 假定工作平面 二、判断题 1. 切削速度越高，产生的切削热越少。（ ） 2. 刀具后角增大，总切削抗力减小。（ ） 3. 背向力在车削外圆时不做功，但对加工精度有影响。（ ） 4. 切削液只起冷却作用，没有润滑作用。（ ） 5. 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。（ ） 6. 主偏角增大时，进给力增大，背向力减小。（ ） 7. 切屑带走的热量约占切削热总量的50%。（ ） 8. 粗加工时应优先选用较大的背吃刀量。（ ） 三、名词解释 1. 刀具耐用度 2. 背向力 3. 切削热 4. 主偏角 四、简答题 简述减少切削热和降低切削温度的工艺措施。 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.D 5.B 6.B 7.C 8.C 9.B 10.C 二、判断题 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.√ 7.× 8.√ 三、名词解释 1.刀具耐用度是指刀具从开始切削到达到磨钝标准所经历的实际切削时间。 2.背向力是总切削力在垂直于工作平面方向上的分力，车外圆时不做功。 3.切削热是切削过程中由于材料变形、分离及摩擦而产生的热量。 4.主偏角是主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。 四、简答题 （1）合理选择刀具材料和刀具几何角度； （2）合理选择切削用量； （3）适当选择和使用切削液。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $