机械制造基础pp4

1、切屑控制切屑控制工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性切削液的选择切削液的选择已加工表面质量已加工表面质量刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择切削用量的合理选择切削用量的合理选择 1了解切屑的分类以及断屑的主要措施； 2熟悉工件材料的切削加工性及其衡量指标； 3了解工件材料加工性的影响因素； 4. 掌握切削液的选择和使用； 5. 熟悉表面粗糙度及其评定指标； 6. 能够在加工过程中提高加工表面质量； 7. 掌握刀具几何参数和切削用量的选择原则。教学目标教学目标 由于各种工件材料的物理、机械性能不同，因而它们的加工性能也不同。当加工硬度与强度较高的工件材料时，切削力大，切削温度高，刀具

2、磨损快；当加工塑性高的工件材料时，切削变形大，断屑性能差，易产生积屑瘤，加工表面光洁度低。因此，提高工件材料的加工性能，可帮助提高工件的加工质量。 刀具几何参数的选择是研究和改进刀具的三项基本内容之一，选择是否合理，将直接影响到刀具的耐用度、加工质量、生产效率和加工成本。为了充分发挥刀具的切削性能，除应正确选择刀具材料及其结构外，还应合理地选择刀具的几何参数。 切削用量的合理选择直接关系到加工生产率、工序成本、加工精度 和表面质量，因而是金属切削研究的主要内容之一。单元单元导读导读一、切屑的分类知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制切屑分类和分组图切屑分类和分组图一、切屑的分类知识点一切知识点

3、一切 屑屑 控控 制制二、切屑卷曲知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制 影响切屑卷曲形状的主要因素有切屑流出的影响切屑卷曲形状的主要因素有切屑流出的方向与切屑卷曲的基本方式。切屑卷曲的基本方方向与切屑卷曲的基本方式。切屑卷曲的基本方式有向上卷曲和侧向卷曲。切屑流出方向与切屑式有向上卷曲和侧向卷曲。切屑流出方向与切屑卷曲方式的不同组合，就形成了不同卷曲形卷曲方式的不同组合，就形成了不同卷曲形 状的切屑状的切屑。三、断屑机理知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制 金属切削加工不断向高效率、自动化方向发展。为了使加工顺利进行和便于切屑的运输处理，断屑已成为普遍重视的问题。切屑是否容易折断，取决于工

4、件材料的性能和切屑的变形 情况。三、断屑机理知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制(1)(1)第一部分称为第一部分称为基本变形基本变形(2)(2)第二部分称为第二部分称为附加变形附加变形切屑变形切屑变形的的组成组成：三、断屑机理知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制（1 1）工件材料力学工件材料力学性能的影响性能的影响。 （2 2）刀具几何参数刀具几何参数的影响的影响。 （3 3）切削用量的影切削用量的影响响。 影响断屑的主要影响断屑的主要因素有因素有：四、断屑的主要措施知识点一切知识点一切 屑屑 控控 制制1.1.磨制断屑槽磨制断屑槽2.2.改变刀具几改变刀具几何参数何参数3.3.改变切削改

5、变切削用量用量4.4.附加断屑附加断屑装置装置5.5.间断进给间断进给断屑断屑一、工件材料切削加工性的衡量指标知识点二工件材料的切削加工性知识点二工件材料的切削加工性1. 以刀具耐用度衡量以刀具耐用度衡量切削加工性切削加工性2. 以切削速度衡量以切削速度衡量切削加工性切削加工性 3. 以切削力和以切削力和切削温度衡量切削温度衡量切削加工性切削加工性4. 以加工表面质量衡量以加工表面质量衡量切削加工性切削加工性5. 以断屑性能衡以断屑性能衡量切削加工性量切削加工性二、工件材料物理力学性能的影响知识点二工件材料的切削加工性知识点二工件材料的切削加工性4.4.工件材料导热工件材料导热系数系数 2.2

6、.材料强工件度材料强工件度 3.3.工件材料塑性工件材料塑性与韧性与韧性 1.工件材料硬度 三、工件材料化学成分的影响知识点二工件材料的切削加工性知识点二工件材料的切削加工性 1. 碳碳 钢的强度与硬度钢的强度与硬度一般随含碳量的增加一般随含碳量的增加而增加，而塑性而增加，而塑性 和韧性随含碳和韧性随含碳 量的增加而量的增加而 降低。降低。 2. 合金元素合金元素 为了改善钢的性能，为了改善钢的性能，可加入一些合金元素如可加入一些合金元素如：Cr、Ni、V、Mo、W、Mn、Si和和Al等等。四、工件材料金相组织的影响知识点二工件材料的切削加工性知识点二工件材料的切削加工性1 1）对钢的切削加工

7、）对钢的切削加工性的影响性的影响 不同种类金相组织对切削加工性有直接影响。钢中铁素体与珠光体的比例关系影响钢的切削加工性。工件材料金相工件材料金相组织的影响组织的影响2 2）对铸铁切削加工）对铸铁切削加工性的影响性的影响 按金相组织的不同铸铁可分为白口铁、马口铁、灰铸铁和球墨铸铁。它们的硬度依次递减，塑性依次增高，切削加工性依次递增。一、切削液的作用机理知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择 1.1.切削液切削液的冷却作用的冷却作用 2.2.切削液切削液的润滑作用的润滑作用 3.3.切削液切削液的清洗作用的清洗作用 4.4.切削液切削液 的防锈作用的防锈作用二、切削液和添加剂的分类知识点三切

8、削液的选择知识点三切削液的选择1.1.切削液的分类切削液的分类 二、切削液和添加剂的分类知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择2.2.添加剂的分类添加剂的分类1 1）油性添加剂油性添加剂2 2）极压添加剂极压添加剂3 3）表面活性剂表面活性剂二、切削液和添加剂的分类知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择乳化液的工作形式乳化液的工作形式三、切削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择1.1.切削液的合理选择切削液的合理选择 粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热，容易导致高速钢刀具迅速磨损。这时宜选用以冷却性能为主的切削液（如3%5%的乳化液），以降低切削温度。1 1）粗加工时

9、切削液的选）粗加工时切削液的选用用 精加工以减小工件表面粗糙度和提高机床的响应速度为目的，因此，应选用润滑性能好的切削液。2 2）精加工时切削液的选）精加工时切削液的选用用三、切削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择 切削高强度钢、高温合金等材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温高压的边界润滑状态，因此，宜选用润滑和冷却性均好的极压切削油或极压乳化液。3 3）切削难加工材料时切削液的选用）切削难加工材料时切削液的选用 磨削的速度高、温度高，热应力会使零件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的细碎屑会划伤已加工表面。所以宜选用冷却、清洗性能好的水溶液或普通乳

10、化液。但磨削难加工材料时，宜选用润滑性能好的极压乳化液和极压切削油。4 4）磨削加工中切削液的选用）磨削加工中切削液的选用三、切削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择 钻削、攻丝、铰孔和拉削等加工的排屑方式为封闭或半封闭状态，刀具导向与校正部分与已加工表面摩擦严重，宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油，以降低切削温度，减小切削力。5 5）封闭或半封闭排屑加工时切削液的选用）封闭或半封闭排屑加工时切削液的选用三、切削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择2.2.切削液的使用方法切削液的使用方法 喷雾冷却法喷雾冷却法 高压冷却法高压冷却法23 浇注法浇注法1三、切

11、削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择浇浇注注切切削削液液的的几几种种方方法法三、切削液的选择和使用知识点三切削液的选择知识点三切削液的选择喷雾冷却装置原理图喷雾冷却装置原理图一、已加工表面粗糙度知识点四已加工表面质量知识点四已加工表面质量1.1.理论粗糙度理论粗糙度 理论粗糙度是刀具几理论粗糙度是刀具几何形状和切削运动引起的何形状和切削运动引起的表面不平度。生产中，如表面不平度。生产中，如果条件比较理想，加工后果条件比较理想，加工后表面实际粗糙度接表面实际粗糙度接 近于理论粗近于理论粗 糙度糙度。一、已加工表面粗糙度知识点四已加工表面质量知识点四已加工表面质量2.2.实际粗

12、糙度实际粗糙度 实际粗糙度是切实际粗糙度是切削过程中出现的非正常削过程中出现的非正常原因造成的表面不平度。原因造成的表面不平度。其中包括积屑瘤影响、其中包括积屑瘤影响、加工振动影响和鳞加工振动影响和鳞 刺影响刺影响。二、减小表面粗糙度的途径知识点四已加工表面质量知识点四已加工表面质量1. 1. 刀具几何形状刀具几何形状方面方面2. 2. 切削用量方面切削用量方面一、前角和前刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择1.1.前角的选择前角的选择1 1）前角的功）前角的功用用模具加模具加工方法工方法前角的功用前角的功用1. 1. 影响切削变形影响切削变形 2. 2. 影

13、响切削刃影响切削刃强度及散热情况。强度及散热情况。 3.3.影响切屑形影响切屑形态和断屑效果。态和断屑效果。 4. 4. 影响加工表影响加工表面质量。面质量。一、前角和前刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2 2）前角的选择原则）前角的选择原则 （1 1）刀具材料的强度及韧性较高时可选用较大的前角。）刀具材料的强度及韧性较高时可选用较大的前角。 （2 2）工件材料的强度或硬度较高时，宜选用较小的前角，）工件材料的强度或硬度较高时，宜选用较小的前角，以保证刃口强度；反之，宜选用较大的前角以保证刃口强度；反之，宜选用较大的前角。 （3 3）加工塑性材料时，宜选用较

14、大的前角；加工脆）加工塑性材料时，宜选用较大的前角；加工脆性材料（如铸铁、青铜）时，宜选用较小的前角。性材料（如铸铁、青铜）时，宜选用较小的前角。 （4 4）前角的选择，还要考虑其他一些具体加工条）前角的选择，还要考虑其他一些具体加工条件。件。一、前角和前刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择加加工工不不同同材材料料时时的的合合理理前前角角一、前角和前刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值一、前角和前刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2.2.前

15、刀面的选择前刀面的选择 1） 2）3）4） 5）正前角平面形正前角平面形正前角平面带倒棱形正前角平面带倒棱形正前角曲面带倒棱形正前角曲面带倒棱形负前角单面形负前角单面形负前角双面形负前角双面形二、后角、副后角和主后刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择1.1.后角的选择后角的选择1 1）后角的功）后角的功用用（1）增大后角，可减小加工表面上的弹性恢复层与后刀面的接触长度，从而减小后刀面的摩擦与磨损。（2）当后刀面磨损量VB 相同时，若后角大的刀具达到磨钝标准，则刀具上磨去的金属体积较大，从而增大刀具径向磨损量 NB，将影响工件尺寸精度。（3）增大后角，可使楔角减

16、小，使刃口钝圆半径减小，使刃口更锋利。二、后角、副后角和主后刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2 2）后角的选择原则）后角的选择原则 （4） 对尺寸精度要求较高的刀具（如圆孔拉刀、铰刀），宜选用较小的后角。 （2） 加工塑性好、韧性大的工件材料时容易产生加工硬化，为了减少后刀面磨损，宜选用较大的后角。 （1）精加工时，切削厚度较小，宜选用较大的后角；粗加工时，切削厚度较大，宜选用较小的后角。 （3）当工艺系统刚性差，易出现振动时，宜选用较小的后角，以增大后刀面与加工表面的接触面积，增强刀具的阻尼作用。二、后角、副后角和主后刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理

17、选知识点五刀具几何参数的合理选择择硬质合金车刀合理后角参考值硬质合金车刀合理后角参考值二、后角、副后角和主后刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2.2.副后角的选择副后角的选择 副后角 的作用是减少副后刀面与加工表面的摩擦。一般情况下，车刀的 。但切断刀和切槽刀的副后角，由于受结构强度的限制和刃磨后尺寸变化的影响，只能取得很小，一般取 。,0a0,0aa 21,0a二、后角、副后角和主后刀面的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择3.3.主后刀面的选择主后刀面的选择3 3）双面形）双面形1 1）平面形）平面形2 2）曲面形）曲面形三、

18、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择1.1.主偏角和副偏角的功用主偏角和副偏角的功用影响切削加影响切削加工残留面积工残留面积高度高度影响切削层影响切削层尺寸、刀尖尺寸、刀尖强度及断屑强度及断屑效果效果影响各切削影响各切削分力比值分力比值三、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2.2.主偏角的选择主偏角的选择（2）（3）（1） 当工艺系统刚度足够时，宜选用较小的主偏角，以提高刀具耐用度和加工表面质量； 当工艺系统刚度较差时，宜选用较大的主偏角，以减小背向力，避免切削过程中产生振动。 加工很硬的材料（如冷硬铸铁

19、、淬硬 铜），宜选用较小的主偏角，以减轻单位长度切削刃上的负荷，改善刀尖散热条件，提高刀具耐用度。 考虑工件形状和具体条件。三、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择主偏角对刀具耐用度（切削速度提高）的影响主偏角对刀具耐用度（切削速度提高）的影响三、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择硬质合金车刀合理主偏角和合理副偏角参考值硬质合金车刀合理主偏角和合理副偏角参考值三、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择3.3.副偏角的选择副偏角的选择 （1）在工艺系统刚性好、不产生

20、振动的条件下，宜选用较小的副偏角（如车刀、端铣刀可取 ），以减少已加工表面粗糙度。105rk （2）精加工时副偏角应比粗加工时副偏角选得小些；必要时，可磨出一段 ，宽度为 的修光刃。0rkb （3）加工高强度、高硬度材料或断续切削时，为提高刀尖强度，宜选用较小的副偏角（ ）。64rk三、主偏角和副偏角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择 （4）切断（槽）刀、锯片铣刀、钻头、铰刀等由于受结构强度或加工尺寸精度的限制，只能选用较小的副偏角。可取 。21rk四、过渡刃的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择 2.2.圆弧过渡刃圆弧过渡刃 1.1

21、.直线过渡刃直线过渡刃四、过渡刃的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择过渡刃的类型过渡刃的类型五、刃倾角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择1.1.刃倾角的功用刃倾角的功用（5 5）影响切削刃实际工作长度。）影响切削刃实际工作长度。（4 4）影响切削分力间的比值。）影响切削分力间的比值。（3 3）影响切削刃锋利程度，具有斜角切削特点。）影响切削刃锋利程度，具有斜角切削特点。（2 2）影响刀尖强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置。）影响刀尖强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置。（1 1）影响切屑的流出方向。）影响切屑的流出方向。五、刃倾角

22、的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择刃倾角对切屑流出方向的影响刃倾角对切屑流出方向的影响五、刃倾角的选择知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择2.2.刃倾角的选择及其参考值刃倾角的选择及其参考值当加工高硬度材料时，宜选用负刃倾角当加工高硬度材料时，宜选用负刃倾角。对于脆性大的刀具材料，为了保证其切削刃对于脆性大的刀具材料，为了保证其切削刃强度，不宜选用正刃倾角强度，不宜选用正刃倾角。当工艺系统刚性不足时，不宜采用负当工艺系统刚性不足时，不宜采用负刃倾角刃倾角。主要根据加工性质来选取主要根据加工性质来选取。六、刀具几何参数选择实例知识点五刀具几何参数的合理选知识点五刀具几何参数的合理选择择 单上述结构的强力切削车刀，单上述结构的强力切削车刀， 通常能在通常能在 vc = 5060 m/min， f=0.250.4 mm/r 和和 ap=1520 mm条条 件下，发挥良好的切削加工性件下，发挥良好的切削加工性。一、切削用量的选择原则知识点六切削用量的合理选择知识点六切削用量的合理选择 合理的切削用量，是指充分利用刀具和机床的性能，合理的切削用量，是指充分利用刀具和机床的性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产效率和低的加工在保证加工质量的前提下，获得高的生产效率和低的加工成本的切削用量三要素的最佳组合成本的切削用