Sect.1、2、3、4.ppt

机械制造基础 第2章 2 1切屑控制 根据ISO规定 并由我国生产工程学会切削专业委员会推荐的国标GB T16461 1996的规定 切屑的形状与名称分为八类 如表2 1所列 1 切屑形状的分类 为了不损伤已加工表面和方便处理切屑 必须有效地控制切屑的流向 由于切屑流向是垂直于各切削刃的方向 因此最终切屑的流向是垂直于主副切削刃的终点连线方向 通常该流出方向与正交平面夹角为 c c称为流屑角 刀具上影响流屑方向的主要参数是 s 切屑的流向 2 切屑流向 卷曲和折断 流屑角 刃倾角对切屑流向的影响 切屑的卷曲是由于切屑内部变形或碰到断屑槽等障碍物造成的 未遇障碍时 遇到障碍时 切屑的卷曲机理 变形差引起 力矩引起 断屑器作用引起 切屑经第I 第II变形区的严重变形后 硬度增加 塑性降低 性能变脆 当切屑经变形自然卷曲或经断屑槽等障碍物强制卷曲产生的拉应变超过切屑材料的极限应变值时 切屑即会折断 切屑的折断机理 磨制断屑槽 断屑槽的形式 断屑槽的位置 3 断屑措施 改变切削用量改变刀具角度主偏角kr是影响断屑的主要因素刃倾角 s使切屑流向改变后 使切屑碰到加工表面上或刀具后面上造成断屑 其它断屑方法附加断屑装置 为了使切屑流出时可靠断屑 可在前刀面上固定附加断屑挡块 使流出切屑碰撞挡块而折断 间断进给断屑 机械制造基础 第2章 2 2工件材料的切削加工性 切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度切削加工性的标志方法 考虑生产和刀具耐用度的标志方法 考虑已加工表面质量的标志方法 考虑安全生产和工作稳定性的标志方法 1 切削加工性的概念及评定指标 通常用来衡量材料切削加工性的指标为一定耐用度下的切削速度vT含义是 当刀具耐用度为T时 切削某种材料所允许的切削速度vT 通常以强度 b 0 637GPa的45钢的v60作为基准 写作 v60 j 而把其它各种材料的v60同它相比 这个比值Kv称为相对加工性 即Kv v60 v60 j 当Kv 1时 表示该材料比45钢易切削 当Kv 1时 表示该材料比45钢难切削 金属材料的物理力学性能 硬度 塑性 冲击韧性 导热系数 常温硬度高 高温硬度高 硬质点多 切削加工性差 强度 常温强度 高温强度越大 磨损越快 切削加工性差 过大或过小 均使其切削加工性变差 导热系数大 切削加工性好 但加工尺寸精度会发生变化 2 影响切削加工性的因素 材料的化学成分 Cr Ni V Mo W Mn 提高钢的强度和硬度 使其切削加工性差 Si Al 与氧化合后使刀具磨损加快 合金元素 降低导热系数 Pb P S 降低塑性 发生热脆 冷脆现象 碳的石墨化 使切削加工性变好 硬度下降 润滑性变好 Fe4C3 使硬度增加而磨损加快 金相组织 钢的金相组织 铁素体 奥氏体易粘结 珠光体加工性好 索氏体 马氏体硬度 强度高 加工性差 铸铁的金相组织 灰口铁 白口铁 麻口铁 球墨铸铁性能各异 调整材料的化学成分 合理选择材料的供应状态 通过适当热处理 选用易切削钢 合理选择刀具材料 刀具几何参数 切削用量 采用新的切削加工技术 3 改善切削加工性的途径 2 3前刀面上的摩擦与积屑瘤 机械制造基础 第2章 刀 屑接触区的摩擦特性及摩擦系数在前刀面上存在着刀 屑的摩擦 它影响切削变形 切削力 切削温度和刀具磨损 此外还影响积屑瘤和鳞刺的形成 从而影响已加工表面的质量 刀 屑接触区的摩擦特点切屑沿前面流出 切屑与前刀面间压力大 2 3Gpa 温度高 400 1000 切屑底部严重塑性变形且与前刀面发生粘结 刀 屑间的摩擦不再是外摩擦 而是粘结层与金属层的内摩擦 刀 屑接触区内摩擦力占85 整个接触区正应力 以刀尖处最大 刀 屑接触区实际上存在两个分区 滑动区 粘结区 前刀面上的平均摩擦系数令 代表前刀面上的平均摩擦系数 则按内摩擦的规律得 积屑瘤切削塑性较大的金属材料 如钢 铝合金 时 在切削速度不高 又能形成带状切屑的情况下 常常有一些从切屑和工件上下来的金属冷焊并层积在前刀面上 形成硬度很高的楔块 能代替刀面和切削刃进行切削 这一小硬块称为积屑瘤 它的硬度约为工件材料的2 3倍 积屑瘤 积屑瘤的形成过程切屑在前刀面上流动 产生粘结 底层金属形成滞流层 滞流层以上的金属流过时产生内摩擦 底面上面的金属变形 发生加工硬化 被阻滞并与底层粘在一起 逐渐扩大 积屑瘤形成积屑瘤形成是一个动态过程 局部形成 长大 局部断裂或脱落 形成 长大 稳定 脱落 形成 长大 积屑瘤对切削过程的影响 保护刀具 增大前角 增大切削厚度 改变背吃刀量 增大表面粗糙度 降低表面质量 对粗加工有利 对精加工不利 积屑瘤产生的条件主要取决于切削温度 刀 屑面压力 前刀面粗糙度 影响积屑瘤的主要因素 工件材料 切削速度 刀具前角 切削液 控制积屑瘤的措施 改善工件材料性能 选择合适的切削速度 采用大前角切削刀量 使用冷却润滑液 正火 调质 15 25m min最易形成 减小刀 屑接触面压力 减少摩擦 降温 增滑 2 4切削液及其选用 机械制造基础 第2章 由此 改善切削条件 减少刀具磨损 提高切削速度 提高已加工表面质量 改善切削加工性 切削液的功用 冷却作用 润滑作用 清洗作用 防锈作用 通过传导 对流 汽化带走热量 产生润滑膜 减小摩擦系数 清除细碎切屑和磨粒等 依靠加入添加剂 切削液的种类 切削液的种类及应用 切削液 固态润滑剂 乳化剂 水溶液 切削油 用于切削钛合金等 切削液中常用的添加剂 为了改善切削液的性能所加入的化学物质 称为添加剂切削液中常用的添加剂 油性添加剂 极压添加剂 乳化剂 动植物脂 脂肪酸 胺类 脂类 醇类 含硫 磷 氯 硼等的化合物 矿物油和水乳化形成稳定乳化液的物质 切削液的合理选择根据工件材料 工艺要