机械制造技术基础B三切削力PPT课件.ppt

第三章切削过程及控制第二节切削力 切削力是指金属切削时 刀具使工件材料变形成为切屑所需要的力 在切削过程中 切削力决定切削热的产生 影响刀具磨损和使用寿命 加工精度和加工质量 在实际生产中 切削力又是设计生产工艺和制造装备 监控切削加工过程的重要依据 切削力的研究意义 何谓切削力 研究切削力的规律和计算方法 有助于分析切削机理 1 第三章切削过程及控制第二节切削力 一 切削力的来源 在刀具作用下 被切削层金属 切屑和已加工表面层金属都要产生弹性变形和塑性变形 切削力来源于两个方面 1 切削层金属 切屑和工件表面层金属的弹性变形 塑性变形所产生的抗力 2 刀具与切屑 工件表面间的摩擦阻力 2 第三章切削过程及控制第二节切削力 二 切削力的合力及分力 1 切削力的合力 切削力的合力是指所有变形抗力和摩擦阻力的合力 如图 不考虑副切削刃的作用和其它因素的影响 合力F定在主剖面内 为便于测量和应用 将合力F分解为三个相互垂直的分力Fx Fy Fz 3 第三章切削过程及控制第二节切削力 2 切削力的分力 Fz 主切削力或切向力 垂直于基面 与切削速度的方向一致 是计算功率 设计零件的主要依据 Fy 切深抗力或吃刀力 在基面里 并与进给方向垂直 Fx 进给抗力或走刀力 在基面里 并与进给方向平行 4 第三章切削过程及控制第二节切削力 三 切削功率 切削功率是指消耗在切削过程中的功率 因Fy方向无进给位移 Fx消耗的功率很小 可忽略不计 故切削功率为主切削力Fz所消耗的功率 即 考虑机床的传动效率 m 则机床电机功率为 一般取 0 75 0 85 5 第三章切削过程及控制第二节切削力 四 切削力计算的经验公式 主切削力 切深抗力 进给抗力的经验公式如下 公式中的系数 指数取决于工件材料和加工条件 6 第三章切削过程及控制第二节切削力 五 影响切削力的因素 1 工件材料的影响 工件材料的强度 硬度 材料的 则切削力 材料的强度 硬度相近 若塑性 摩擦 切削力 灰铸铁等脆性材料 是崩碎切屑 摩擦 切削力 2 切削用量 ap f v 的影响 7 第三章切削过程及控制第二节切削力 切削速度v的影响 当v 27m min时 无积屑瘤 温度 F 当17 v 27时 积屑瘤 实际前角 0 F 当5 v 17时 积屑瘤 实际前角 0 F 切削脆性材料时金属塑性变形 刀 屑摩擦 v对切削力F无显著影响 加工塑性金属时 8 第三章切削过程及控制第二节切削力 3 刀具几何参数的影响 刃倾角的影响当 0 Fy 而Fx Fz基本不变 前角的影响加工塑性金属时 o 变形 摩擦系数 刀 屑间的摩擦力 故F 切削脆性材料的塑变很小 故 o的变化对Fz的影响较小 副倒棱的影响在锋利切削刃上磨出适当宽度的负倒棱 可以提高刃区的强度 但又使金属变形 造成F 主偏角的影响主偏角 r Fx Fy 切削塑性金属时 r F r 750后 F 但在10 以内变化 9 第三章切削过程及控制第二节切削力 4 刀具磨损的影响 刀具与工件间的摩擦系数 直接影响Fz的变化 如陶瓷刀的Fz 硬质合金刀的Fz 高速钢刀具的Fz 6 刀具材料的影响 5 切削液的影响 以润滑为主的切削油能显著地降低切削力 润滑作用 切屑 刀 工件间摩擦 塑性变形 切削力 10 30 刀具后刀面磨损量 主后面与工件表面的接触 后刀面上的法向力和摩擦力 故切削力 10 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 一 切削热的产生和传出 本节重点了解切削热和切削温度的产生及其变化规律 1 切削热的产生 切削层金属发生弹性变形 塑性变形所产生的热 切屑与前刀面得磨擦热 工件与后刀面的摩擦热 切削时所消耗的能量约98 转换为切削热 故每秒钟内产生的切削热为 11 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 2 切削热的传出及影响因素 2 刀具材料的导热性能刀具材料导热系数 从刀具传出的切削热 切削区温度 刀具耐用度 切削热由切屑 工件 刀具及周围的介质传出 1 工件材料的导热性能工件材料导热系数 由切屑和工件传出的热量 切削区温度 刀具耐用度 但工件升温快 易引起工件热变形 影响切削热传出的因素有 12 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 3 周围介质采用冷却性能较好的切削液和高效冷却方式能传出较多切削热 4 加工工艺不同的加工工艺 切屑与刀具的接触时间长短不同 如车外圆与钻孔相比 切屑热的传递就不同 车削时 由切屑带走的热达50 86 车刀传出的热达40 10 工件传入的热9 3 空气介质传入热达1 钻削时 由切屑带走的热达28 钻头传出热达14 5 工件传入热达52 5 空气介质传入热达5 13 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 二 影响切削温度的主要因素 结论控制切削温度 选用大的ap或f 比选用大的v有利 1 切削用量对切削温度 的影响 1 切削速度v的影响速度v 刀 屑摩擦 切削热 切削温度 显著 2 进给量f的影响进给量f 单位时间切除量 切削热 切削温度 因单位切削力F 切屑散热 3 背吃刀量ap的影响背吃刀量ap 对切削温度影响很小 因ap 切削热 但切削刃切削长度 散热 14 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 2 刀具几何参数对切削温度 的影响 1 前角 o o 切削变形 切削热 切削温度 但要注意 当 o 18 200后 刀刃部分散热体积减小 2 主偏角 r r 切削刃工作长度 切削刀刃散热体积 切削热 切削温度 15 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度 3 刀具磨损对切削温度的影响 1 刀具磨损主切削刃变钝 切削变形 切削热 切削温度 2 刀具磨损后刀面与工件摩擦加剧 切削变形 切削热 切削温度 16 第三章切削过程及控制第三节切削热与切削温度