05切削过程与控制.doc

新乡技师学院教案 序号 05授课日期班 级授课题目： 1.4切削过程与控制 目的要求： 了解切屑的形成，掌握切屑的类型 熟练掌握积屑瘤的形成及其对切削加工的影响 重点、难点： 影响切削力的因素（难点） 掌握积屑瘤的形成及其对切削加工的影响 组织教学： 点人数 总结复习旧课导入新课： 复习上节课的内容 提问： 1、 2、 3、 4、 教学方式、手段、媒体 讲授 第 1 页在金属切削过程(cutting process)中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。 一、 切屑的形成过程及切屑类型1、切屑的形成过程实验表明，切屑(chips)的形成过程是被切削层金属受到刀具前面的挤压作用，迫使其产生弹性变形，当剪切应力达到金属材料屈服强度时，产生塑性变形。随着刀具前刀面相对工件的继续推挤，与切削刃接触的材料发生断裂而使切削层材料变为切屑。 切屑的变形和形成过程实际上经历了弹性变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段。2、切屑的类型带状切屑外形特征：它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。形成条件：用大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量 切削塑性材料优点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。缺点：切屑连续不断，不太安全或可能擦伤已加工表面，因此要采取断屑措施。挤裂(节状)切屑 外形特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：采用较低的切削速度和较大的进给量，刀具前角较小,粗加工中等硬度的钢材料 特点：切削力波动较大，工件表面较粗糙 崩碎切屑：在切削铸铁和黄铜等脆性材料时，切削层金属发生弹性变形以后，一般不经 过塑性变形就突然崩落，形成不规则的碎块状屑片，即为崩碎切屑。当刀具前角小、进给量大时易产生这种切屑，产生崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀具易崩刃、刀尖易磨损，并容易产生振动，影响表面质量。 3、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 1）什么是积屑瘤在一定速度范围下，切削塑性金属材料形成带状切屑时, 常在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘结一些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤(the built-up edge)，或称刀瘤。2）积屑瘤的形成原因当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作用下，与前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的“滞流层”。当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时，就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。3）积屑瘤对起削过程的影响 积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。使实际前角增大，切削轻快。因此，粗加工时可利用积屑瘤。积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断地产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影响尺寸精度。此外，还会导致切削力的变化，引起振动，并会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上，增大表面粗糙度和导致刀具磨损。在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生。4）抑制或消除积屑瘤的措施采用低速或高速切削，由于切削速度是通过切削温度影响积屑瘤的，以切削45钢为例，在低速vc3m/min和较高速度vc60m/min范围内，摩擦系数都较小，故不易形成积屑瘤；采用高润滑性的切削液，使摩擦和粘结减少；适当减少进给量、增大刀具前角、减小切削变形；适当的热处理来提高工件材料的硬度、降低塑性、减小加工硬化倾向。二、 切削力切削过程中，刀具施加于工件使工件材料产生变形，并使多余材料变为切屑所需的力，称为切削力。1. 切削力的来源切削力(cutting force)来自于金属切削过程中克服被加工材料的弹、塑性变形抗力和刀具与工件及刀具与切屑之间摩擦阻力2.切削力的分解通常将合力F分解为相互垂直的三个分力：切削力 Fc 、进给力 Ff 、背向力 Fp 。切削力Fz(Fc)：总切削力在主运动方向的分力，大小约占总切削力的80%90% 。Fc消耗的功率最多，约占总功率的90%左右，是计算机床切削功率、选配机床电机、校核机床主轴、设计机床部件及计算刀具强度等必不可少的参数。进给力Fx (Ff)：总切削力在进给方向的分力，进给力也作功，但只占总功的1%5%。是设计、校核机床进给机构，计算机床进给功率不可缺少的参数背向力 Fy（Fp）：总切削力在垂直于工作平面方向的分力，Fp不消耗功率。但容易使工件变形，甚至可能产生振动，影响工件的加工精度。是进行加工精度分析、计算工艺系统刚度以及分析工艺系统振动时，所必须的参数。3个切削分力与总切削力F有如下关系： 三、 切削热和切削温度1.切削热的产生与传导金属切削过程的三个变形区就是产生切削热(cutting heat)的三个热源：1)切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源； 2)