机械制造技术 第2版 课件 11 金属切削过程及影响因素

金属切削过程及影响因素机械制造技术课程课件授课教师：XXX目录课程导入与复习

教学目标

切削变形

切削力

刀具磨损

课程思政

总结与作业

切削温度课程导入：复习与思考复习回顾金属切削刀具的核心几何角度有哪些？切削用量三要素对加工效率和质量的影响分别是什么？深入探究刀具与工件的相互作用形成了金属切削过程，产生变形、力、热等现象，其规律直接影响加工效果。图示：金属切削过程中产生的不同形态切屑教学目标知识目标掌握切削变形、切削力、切削温度及刀具耐用度的核心规律。能力目标能正确分析切削过程中的典型现象（如积屑瘤）及成因。素质目标践行工匠精神，重视切削过程的细节把控与优化。案例展示：切削过程的复杂现象核心思考问题为什么会形成不同形状的切屑？切削过程中刀具为何会磨损？如何避免加工表面粗糙？切削过程是一个涉及弹塑性变形、摩擦与磨损的复杂物理过程，理解这些微观现象是解决上述工程问题的关键。CHAPTER01切削变形切削变形区的划分第一变形区（剪切滑移区）发生在切削层金属内部，是切削变形的主要区域，金属在此区域内发生剪切滑移变形。第二变形区（摩擦变形区）发生在切屑与刀具前刀面之间，由于摩擦作用，切屑底层金属发生进一步的塑性变形。第三变形区（加工表面变形区）发生在工件已加工表面与刀具后刀面之间，由于弹性恢复和摩擦作用，已加工表面发生弹塑性变形。切削变形区示意图切屑的类型积屑瘤的影响及控制形成原因中低速切削塑性金属时，刀具前刀面与切屑摩擦粘结，金属堆积在刃口形成硬楔块。加工影响有利：增大实际前角，减小切削力。不利：影响精度与表面质量，增大粗糙度。控制措施1.避开积屑瘤产生的切削速度范围。2.使用切削液减小摩擦。3.增大刀具前角减小变形。积屑瘤形态示意与实物观察前刀面上的摩擦与积屑瘤①摩擦特性②积屑瘤现象：加工一般钢料或其他塑性金属材料，在切削速度不高而又能形成连续切屑时，常在前刀面切削刃处粘着一块楔形的硬块，其硬度很高，为工件材料的2～3倍。CHAPTER0202切削力CUTTINGFORCEANALYSIS切削力的来源与分解切削力的来源克服被加工材料对弹性变形的抗力克服被加工材料对塑性变形的抗力克服切屑对刀具前刀面的摩擦力克服刀具后刀面与工件表面的摩擦力切削力的分解主切削力Fc：垂直于基面，与切削速度方向一致，最大且功耗最多进给抗力Ff：在基面内，与进给方向相反背向力Fp：在基面内，与进给方向垂直图：切削过程中三个分力的空间关系示意影响切削力的因素工件材料材料的强度、硬度越高，切削力越大。切削用量•背吃刀量和进给量增大，切削力增大。•中低速时，切削速度增大，切削力减小。刀具几何参数•前角增大，切削力减小。•主偏角增大，主切削力增大，进给/背向力减小。其他因素（切削液）使用切削液可以减小摩擦，从而减小切削力。03切削温度CUTTINGTEMPERATURE切削热的产生与传导产生来源切削热主要产生于三个变形区：第一变形区的剪切变形、第二变形区的摩擦变形和第三变形区的摩擦变形。传导途径切屑带走大部分切削热，是主要散热方式。刀具热量使刀具升温，直接影响刀具寿命。工件导致工件热变形，影响加工精度。周围介质通过辐射、对流等方式散发到空气中。核心影响：切削热是影响加工质量和刀具耐用度的关键物理因素之一。影响切削温度的因素工件材料材料的强度、硬度越高，切削温度越高。切削用量切削速度影响最大；进给量和背吃刀量影响次之。刀具几何参数前角增大温度降低；主偏角减小温度降低。刀具磨损刀具磨损会使切削温度升高。切削液使用切削液可显著降低切削温度。04刀具磨损CUTTINGTOOLWEAR刀具磨损的形式与原因前刀面磨损特征：形成月牙洼；原因：主要为粘结磨损和扩散磨损后刀面磨损特征：形成磨损带；原因：主要为磨料磨损和粘结磨损边界磨损特征：切削刃边界处；原因：主要为氧化磨损和扩散磨损图：刀具磨损的电子显微图像▍磨损原因磨料磨损：硬质点划伤刀具表面。粘结磨损：高温高压下材料粘结，刀具微粒被带走。扩散磨损：高温元素扩散，改变刀具材料性能。氧化/相变：形成软氧化膜；高温相变致硬度下降。刀具磨损的形式与原因

对于不同的刀具材料，在不同的切削条件下，加工不同的工件材料时，其主要磨损原因可能属于上述磨损原因中的一两种。如硬质合金刀具高速切削钢料时，主要是扩散磨损，并伴随有粘结磨损和化学磨损等；对一定刀具和工件材料，起主导作用的是切削温度，低温时以机械磨损为主，高温时以热、化学、粘结、扩散磨损为主；合理地选择刀具材料、几何参数、切削用量、切削液，控制切削温度，有利于减少刀具磨损。

CHAPTER05课程思政：大国工匠洪家光课程思政：精益求精的工匠精神大国工匠——洪家光工作现场案例分享：攻克技术难关洪家光在加工航空发动机核心零部件时，面对刀具磨损快、精度难控的难题，反复试验优化切削参数与刀具角度，最终使零件精度达到国际领先水平。思政引导：严谨与创新金属切削的细节把控决定产品质量。我们应在学习实践中培养严谨的科学态度和持续优化的创新思维，为高端制造业发展筑牢基础。CHAPTER06总结与作业Summary&Assignment课堂总结切削变形与积屑瘤深入了解切削过程的三个变形区，掌握积屑瘤的形成机理、对加工质量的影响及其控制方法。切削力分析掌握切削力的来源与分解方式，熟悉工件材料、切削用量等关键因素对切削力的具体影响规律。切削温度控制理解切削热的产生与传导路径，分析影响切削温度的核心因素，掌握温度对刀具寿命的影响。刀具磨损与寿命识