J--金属切削条件PPT课件

.,1,1.3金属切削条件合理选择1.3.1工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指工件材料被切削加工成合格零件的难易程度。1.衡量切削加工性的指标刀具寿命T或一定寿命下的切削速度vT耐用度为T（min）时允许的切削速度用vT表示。如T=60min，30min，15min时，材料允许的切削速度分别记为v60，v30和v15。,.,2,相对加工性在相同条件下切削不同材料时，允许的切削速度越高，则切削加工性越好。为便于比较各种材料的切削加工性，通常以正火状态下的45钢的作为标准，记作(v60)j，而把其他各种材料的v60与之相比，其比值Kr称为该种材料的相对加工性，即：Kr=v60/(v60)j。常用材料的相对加工性Kr分为八级，如表1.5所示。,.,3,表1.5材料切削加工性等级,.,4,切削力或切削温度在相同切削条件下，凡切削力大、切削温度高的材料较难加工，即加工性差；反之加工性好。已加工表面质量在精加工中，通常以已加工表面质量作为衡量材料切削加工性的指标，在相同的切削条件下，容易获得较好的表面质量的材料，切削加工性好，反之，加工性差。切屑控制和断屑难易程度切屑容易控制或容易断屑的材料，其切削加工性较好；反之则较差。,.,5,2.影响工件切削加工性的因素（1）金属材料的力学性能的影响材料的硬度高，切削时刀屑接触长度小，切削力和切削热集中在刀刃附近，刀具易磨损，刀具耐用度低，所以切削加工性差。材料的强度高，切削时切削力大，切削温度高，刀具易磨损，切削加工性差。材料的塑性大，切削中塑性变形和摩擦大，故切削力大，切削温度高，刀具容易磨损，切削加工性差。材料的热导率通过对切削温度的影响而影响材料的加工性，热导率大的材料，由切屑带走和工件传出的热量多，有利于降低切削温度，使刀具磨损率减小，故切削加工性好。,.,6,（2）金属材料化学成分的影响材料的化学成分影响其切削加工性，如钢中碳成分影响钢的机械性能而影响其切削加工性，此外，钢中的其他合金元素Cr、Ni、Mo、W、Mn等虽能提高钢的强度和硬度，但却使钢的切削加工性降低，在钢中添加少量的S、P、Pb等，能改善钢的切削加工性。不同元素对结构钢切削加工性的影响如图1.62所示。,图1.62不同元素对结构钢切削加工性的影响,.,7,（3）金属材料热处理和金相组织的影响低碳钢中含的铁素体组织多，其塑性和韧性高，切削时与刀具粘结容易产生积屑瘤，影响已加工表面质量，故切削加工性差。中碳钢的金相组织是珠光体和铁素体，材料具有中等强度、硬度和中等塑性，切削时刀具不易磨损，也容易获得高的表面质量，故切削加工性好。淬火钢中的金相组织主要是马氏体，材料的强度硬度都很高，马氏体在钢中呈针状分布，切削时刀具受到剧烈磨损，故切削加工性较差。灰铸铁中，含有较多的片状石墨，硬度很低，切削时，石墨还能起到润滑的作用，使切削力减小。,3难加工材料难加工材料是指强度、硬度、塑性、韧性都很高，使切削加工困难的材料，主要包括高强度钢、不锈钢、冷硬铸铁、钛合金等。,.,8,1.3.2刀具材料刀具切削性能优劣，取决于刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具的使用寿命、切削效率、加工质量和加工成本影响很大，应重视刀具材料的正确选择和合理使用。常用的刀具材料的类型有：碳素工具钢（如T10A、T12A）合金工具钢（如9CrSi、CrWMn）高速钢、硬质合金陶瓷、金刚石和立方氮化硼等,.,9,1.刀具材料应具备的性能硬度耐磨性强度和韧性耐热性（热硬性）工艺性（可加工性）导热性和膨胀系数经济性,.,10,2刀具材料的类型和性能常用的刀具材料的类型有：碳素工具钢）、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等，其机械性能如表1.6所示。,.,11,硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC、TaC、NbC和TiN）粉末，用钴或镍等金属作粘结剂，经烧结而成的粉末冶金制品。其应用范围如表1.7所示。,.,12,1.3.3切削液切削液分为水溶液、乳化液、切削油和其他四类，合理选择和使用切削液是提高金属切削加工性能的有效途径之一。1切削液的作用在切削过程中，切削液具有冷却作用、润滑作用、清洗作用和防锈作用等。（1）冷却作用切削液能够降低切削温度，从而提高刀具使用寿命和加工质量。切削液冷却性能的好坏，取决于它的导热系数、比热容、汽化热、汽化速度、流量、流速等。一般来说水溶液的冷却性能最好，油类的最差。,.,13,（2）润滑作用在切削过程中，切屑、工件与刀具间的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。当形成流体润滑摩擦时，润滑效果最好。切削液的润滑作用是在切屑、工件与刀具界面间形成油膜，使之成为流体润滑摩擦，得到较好的润滑效果。金属切削过程大部分情况属于边界润滑摩擦状态，如图1.63所示。,图1.63金属间的边界润滑摩擦,.,14,（3）切削液的清洗作用切削液可以清洗碎屑或粉屑，防止其擦伤工件和导轨表面等，清洗性能取决于切削液的流动性和压力。（4）切削液的防锈作用在切削液中加入添加剂，在工件、刀具和机床的表面形成保护膜，起到防锈作用。,.,15,2切削液的类型及选用切削液可根据工件材料、刀具材料和加工要求进行选用。硬质合金刀具一般不使用切削液，切削铸铁一般也不使用切削液。切削铜、有色合金，一般不用含硫的切削液，以免腐蚀工件表面。切削液可参考表1.10进行选用。,.,16,3.切削液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。常见的添加剂的类型如表2-25所示。,.,17,乳化剂也称表面活性剂，其作用是使矿物油与水相互溶合、形成均匀稳定的溶液。在水与矿物油的液体（油水互不相溶）中加入乳化剂，搅拌混合，由于乳化剂分子的极性基团是亲水的、可溶于水，即极性基团在水的表面上定向排列、并吸附在它的表面上。,图1.64乳化剂的表面活性作用,.,18,4切削液的使用方法切削液常用的使用方法有浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法等。,.,19,图1.65切削液常用的使用方法,.,20,2.3.4刀具合理几何参数选择刀具合理几何参数是在保证加工质量的前提下，能使刀具寿命长、生产效率高、加工成本低的几何参数称刀具合理几何参数。刀具合理参数的基本内容包括刀具角度、刃形、刃区剖面型式参数和刀面型式参数。（1）刀具几何参数的基本内容刀具角度主要包括主切削刃的前角o、后角o、主偏角r、刃倾角s和副切削刃的副后角o、副偏角r等,.,21,刃形刃形是切削刃的形状，有直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯形刃等形式。,.,22,图2-81五种刃区型式,切削刃刃区剖面型式及参数切削刃的剖面型式简称为刃区型式，常见的锋刃、负倒棱刃、消振棱刃、倒圆刃、零度后角刃带五种刃区型式，如图2-81所示。,.,23,刀面型式及参数刀面型式是指前刀面上的卷屑槽、断屑槽，后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等，都是常见的刀面型式。,.,24,（2）刀具角度的选择前角工件材料的强度、硬度低，可以取较大的甚至很大的前角；加工塑性材料时，尤其是冷加工硬化严重的材料，应取较大的前角；粗加工，特别是断续切削，承受冲击性载荷，应适当减小前角。成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀具，为防止刃形畸变，常取较小的前角，甚至取0=0；刀具材料的抗弯强度和韧性较好时，应选用较大的前角，如高速钢刀具比硬质合金刀具的前角约大510；工艺系统刚性差和机床功率不足时，应选取较大的前角；数控机床、自动机床和、自动线用刀具，选用较小的前角。,.,25,后角增大后角能减小后刀面与切削表面之间的摩擦，切削刃钝圆半径rn值越小，切削刃越锋利。后角过大会削弱刀刃的强度和散热能力，使后刀面的耐磨性差（如图2-82所示，在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新刀具到磨钝，所磨去的金属体积较小），降低刀具使用寿命。粗加工取较小的后角；精加工时取较大的后角。工件材料硬度、强度较高时，取较小的后角；工件材质较软、塑性较大或易加工硬化时，取较大的后角；加工脆性材料，切削力集中在刃区附近，宜取较小的后角；工艺系统刚性差，容易出现振动时，应适当减小后角；有尺寸精度要求的刀具，取较小的后角。,.,26,2.3.5切削用量选择（1）选择切削用量的原则在保证加工质量，降低成本和提高生产率的前提下，使ap、f和vc的乘积最大。当ap、f和vc的乘积最大时，需要的切削工时最少。提高切削用量要受到工艺装备（机床功率、刀具耐用度、刀杆强度等）