机械制造工程原理第二章

1、第二章第二章 金属切削过程及切削参数优化选择金属切削过程及切削参数优化选择2.1金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.1研究金属切削变形过程的实验方法研究金属切削变形过程的实验方法（1 1）侧面方格变形观察法）侧面方格变形观察法2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程（2 2）高频摄影法）高频摄影法 （3 3）快速落刀法）快速落刀法（4 4）扫描电镜和透视电镜显微观察法）扫描电镜和透视电镜显微观察法（5 5）光弹性和光塑性实验法）光弹性和光塑性实验法2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.2金属切削变形过程的基本特征金属切削变形过程的基本特征2.1 2.1

2、 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.3金属切削过程中的金属切削过程中的3个变形区个变形区2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.3金属切削过程中的金属切削过程中的3个变形区个变形区挤压、摩挤压、摩擦变形擦变形剪切滑剪切滑移变形移变形挤压、摩挤压、摩擦变形擦变形2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.4 变形系数和剪应变变形系数和剪应变（1）变形系数）变形系数Dchhhhchclll1lhsin)cos(o2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程（2）剪应变）剪应变)cos(sinc

3、osoo2.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程（3）剪应变与变形系数的关系）剪应变与变形系数的关系oocos1sin222.1 2.1 金属切削的变形过程金属切削的变形过程2.1.52.1.5剪切角剪切角（1 1）作用在切屑上的力）作用在切屑上的力（2 2）剪切角的计算）剪切角的计算2.2 2.2 切屑的种类及卷屑、断屑机理切屑的种类及卷屑、断屑机理2.2.1 切屑的分类方法（1）形态 (2)形状2.2.2 切屑的形态带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑2.2 2.2 切屑的种类及卷屑、断屑机理切屑的种类及卷屑、断屑机理2.2.3 切屑的形状及卷屑、断屑机理(1)切屑形状的分类2.2

4、 2.2 切屑的种类及卷屑、断屑机理切屑的种类及卷屑、断屑机理(2)卷屑机理1）自然卷屑机理2）卷屑槽与卷屑台的卷屑机理2.2 2.2 切屑的种类及卷屑、断屑机理切屑的种类及卷屑、断屑机理(3)断屑机理与工件相碰后，在与工件相碰后，在此处部位拉应力越此处部位拉应力越来越大，最终导致来越大，最终导致切屑完全折断切屑完全折断与后刀面相碰后，与后刀面相碰后，在此处部位拉应力在此处部位拉应力越来越大，最终导越来越大，最终导致切屑完全折断致切屑完全折断2.3 2.3 前刀面上的摩擦与积屑瘤前刀面上的摩擦与积屑瘤2.3.1前刀面上的摩擦（1）摩擦面的实际接触面积 1 1）峰点型接触峰点型接触 2 2）紧密

5、型接触紧密型接触2.3 2.3 前刀面上的摩擦与积屑瘤前刀面上的摩擦与积屑瘤（2）峰点的冷焊和摩擦力（3）摩擦系数（4）前刀面上的摩擦2.3 2.3 前刀面上的摩擦与积屑瘤前刀面上的摩擦与积屑瘤2.3.2 积屑瘤的形成及其对切削过程的影响（1）积屑瘤现象及其产生条件2.3 2.3 前刀面上的摩擦与积屑瘤前刀面上的摩擦与积屑瘤（2）积屑瘤的成因及其与切削速度的关系（3）积屑瘤对切削过程的影响及控制2.4 2.4 影响切削变形的因素影响切削变形的因素（1 1）工件的材料的影响）工件的材料的影响2.4 2.4 影响切削变形的因素影响切削变形的因素（2 2）刀具前角的影响）刀具前角的影响 （3 3）切

6、削速度的影响）切削速度的影响2.4 2.4 影响切削变形的因素影响切削变形的因素（4 4）切削厚度的影响）切削厚度的影响2.5 2.5 切削力切削力2.5.1 切削力的来源2.5.2 切削合力、分力和切削功率2.5 2.5 切削力切削力2.5.3切削力的理论公式2.5.4 切削力的经验公式(指数形式）)cos(sin)cos(ooDDscbhFfFfFpfpFpFppcFcFpcyxFfyxFpyxFcfaCFfaCFfaCF2.5 2.5 切削力切削力2.5.4 切削力的经验公式(指数形式）2.5 2.5 切削力切削力2.5.4 切削力的经验公式(单位切削力）16. 0fCpcF2.5 2.

7、5 切削力切削力2.5.5 2.5.5 影响切削力的因素影响切削力的因素(1) (1) 工件材料的影响工件材料的影响（强度、硬度、塑性）（强度、硬度、塑性）(2)(2)切削用量的影响切削用量的影响1 1）切深和进给量）切深和进给量2 2）切削速度）切削速度2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响1 1）前角）前角2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响1 1）前角）前角2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响2) 2) 负倒棱负倒棱2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响

8、）刀具几何参数的影响3 3）主偏角）主偏角2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响3 3）主偏角）主偏角2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响4 4）过渡圆弧刃）过渡圆弧刃2.5 2.5 切削力切削力（3 3）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响5 5）刃倾角）刃倾角2.5 2.5 切削力切削力（4 4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响2.5 2.5 切削力切削力（4 4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度2 2.6.1.6.1切削热的产生及传导切削热的产生及传导2.6 2.6

9、 切削热和切削温度切削热和切削温度2 2.6.2 .6.2 刀具上切削温度的分布规律刀具上切削温度的分布规律2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度2 2.6.3 .6.3 影响切削温度的因素影响切削温度的因素（1 1）切削用量的影响）切削用量的影响1 1）切削速度）切削速度2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度2 2.6.3 .6.3 影响切削温度的因素影响切削温度的因素（1 1）切削用量的影响）切削用量的影响2 2）进给量）进给量2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度2 2.6.3 .6.3 影响切削温度的因素影响切削温度的因素（1 1）切削用量的影响）切削用量

10、的影响3 3）切削深度）切削深度2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度（2 2）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响1 1）前角）前角2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度（2 2）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响2 2）主偏角）主偏角3 3）负倒棱）负倒棱4 4）刀尖圆弧半径）刀尖圆弧半径2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度（3 3）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度（4 4）工件材料的影响）工件材料的影响2.6 2.6 切削热和切削温度切削热和切削温度（4 4）工件材料的影响）工件材料的影响2.6 2.6

11、切削热和切削温度切削热和切削温度（4 4）工件材料的影响）工件材料的影响2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.1 .7.1 刀具磨损的形态刀具磨损的形态2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.2 .7.2 刀具磨损机理刀具磨损机理（1 1）磨料磨损）磨料磨损（2 2）冷焊磨损）冷焊磨损（3 3）扩散磨损）扩散磨损2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.2 .7.2 刀具磨损机理刀具磨损机理（4 4）氧化磨损）氧化磨损（5 5）热电磨损）热电磨损2.7

12、 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.3 .7.3 刀具的磨损过程及磨钝标准刀具的磨损过程及磨钝标准（1 1）刀具的磨损过程）刀具的磨损过程2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.3 .7.3 刀具的磨损过程及磨钝标准刀具的磨损过程及磨钝标准（2 2）刀具的磨钝标准）刀具的磨钝标准2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.4 .7.4 刀具的使用寿命及切削用量的关系刀具的使用寿命及切削用量的关系（1 1）刀具的使用寿命（）刀具的使用寿命（刀具耐用度刀具耐用度

13、）T T（2 2）刀具的使用寿命与切削速度的关系）刀具的使用寿命与切削速度的关系图 不同刀具材料的耐用度比较硬质合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速钢刀具耐用度T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度v（m/min）2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.4 .7.4 刀具的使用寿命及切削用量的关系刀具的使用寿命及切削用量的关系（3 3）刀具的使用寿命与进给量、切削深度的关系）刀具的使用寿命与进给量、切削深度的关系（4 4）刀具的使用寿命与切

14、削用量的综合关系）刀具的使用寿命与切削用量的综合关系ppnTCaTBf/vvpxpymvcpnmcTafTCvafvCT1112.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.5 .7.5 切削用量的优化选择切削用量的优化选择（1 1）切削用量选择的顺序原则）切削用量选择的顺序原则 一般情况下一般情况下（2 2）切削深度的选定）切削深度的选定（3 3）进给量的选定）进给量的选定（4 4）切削速度的选定）切削速度的选定pnmvnmpmpmvckfaTCv 2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.5 .7.5 切

15、削用量的优化选择切削用量的优化选择（4 4）切削速度的选定）切削速度的选定2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.5 .7.5 切削用量的优化选择切削用量的优化选择（4 4）切削速度的选定）切削速度的选定2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.6 .7.6 刀具合理使用寿命的选择刀具合理使用寿命的选择(1)(1)保证加工生产率最高的刀具使用寿命保证加工生产率最高的刀具使用寿命(2)(2)保证加工成本最低的刀具使用寿命保证加工成本最低的刀具使用寿命(3)(3)保证加工利润率最大的刀具使用寿命保证加工利

16、润率最大的刀具使用寿命otcmwttttMtCTtMTttMtCottmmctmwrtCSP切削成本切削成本换刀成本刃磨换刀成本刃磨刀具消耗费用刀具消耗费用辅助时间消耗费用辅助时间消耗费用工序成本工序成本2.7 2.7 刀具的失效和切削用量的优化选择刀具的失效和切削用量的优化选择2 2.7.7 .7.7 刀具破损刀具破损（1 1）刀具破损的主要形式）刀具破损的主要形式1 1）工具钢、高速钢刀具）工具钢、高速钢刀具2 2）硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具）硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具切削刃微崩切削刃微崩切削刃或刀尖崩碎切削刃或刀尖崩碎刀片或刀具折断刀片或刀具折断刀片表层剥落刀片表

17、层剥落切削部位塑性变形切削部位塑性变形刀片的热裂刀片的热裂（2 2）刀具破损的防止）刀具破损的防止 6 6条措施条措施2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择2 2.8.1.8.1优选刀具几何参数的一般性原则优选刀具几何参数的一般性原则（1 1）要考虑工件的实际情况）要考虑工件的实际情况（2 2）要考虑刀具材料和刀具结构）要考虑刀具材料和刀具结构（3 3）要考虑各个几何参数之间的联系）要考虑各个几何参数之间的联系（4 4）要考虑具体的加工条件）要考虑具体的加工条件2 2.8.2 .8.2 刀具角度的功用及其合刀具角度的功用及其合 理值的选择理值的选择（1 1）前角的功用及其合理值的

18、选择）前角的功用及其合理值的选择 2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择 2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择（2 2）后角的功用及其合理值的选择）后角的功用及其合理值的选择2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择（2 2）后角的功用及其合理值的选择）后角的功用及其合理值的选择2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择（3 3）主偏角和副偏角的功用及其合理值的选择）主偏角和副偏角的功用及其合理值的选择2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择（4 4）刃倾角的功用及其合理值的选择）刃倾角的功用及其合理值的选择2.8 2.8 刀具几何参数的选择刀具几何参数的选择2 2.8.3 .8.3 刀尖几何参数的功用及其合理值的选择刀尖几何参数的功用及其合理值的选择（1 1）刀尖的形式）刀尖的形式（2 2）刀尖的功用）刀尖的功用（3 3）刀尖圆弧半径和倒角刀尖参数的选择）刀尖圆弧半径和倒角刀尖参数的选择2.9 2.9 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性2 2.9.1.9.1工件材料切削加工性工件材料切削加工性的概念的概念2 2.9.2.9.2衡量材料切削加工性的指标衡量材料切削加工性的指标(1)(1)刀具使用寿命的刀具使用寿命的 相对值相对值(2)(2)同寿命下切削速度同寿命下切削速度 相对值相对值( (3)3)切削