徐工院机械制造技术基础教案03金属切削过程与控制

课题名称(含教材章节)第3章金属切削过程与控制 教学目的和要求:1.掌握金属切削过程中的基本规律; 2.掌握切削力、切削功率的计算方法及控制; 4.了解工件材料切削加工性及改善途径;5.了解磨削过程及磨削机理。 切削条件的合理选择;利用多媒体课件和板书等教等多种媒体进3.l金属切削过程(1.5学时)3.2切削力(1.5学时)第3章金属切削过程与控制(8学时)3.1金属切削过程(1.5学时)3.1.1切屑形成过程及变形区的划分(1)第一变形区图3-1金属切削过程中滑移线和流线示意图图3-1金属切削过程中滑移线和流线示意图剪切面与切削速度方向之间的夹角称为剪切角,以φ表示。(2)第二变形区(3)第三变形区3.1.2变形程度的表示方法1.剪切角φ料,用同样的刀具,切削同样大小的切削层,当切削速度较高时,φ角较大,2.相对滑移ε滑移距离Δs与单元厚度Δy之比可用来表示切削变形程度。见下怯3.变形系数Λhlc。ach与ac之比称厚度变形系数Λha,lc与lch之比称长切削层宽度与切屑平均宽度差您很小,根据体积不变原理,Λha=Λhl=Λh量,在生产中应用较广。经过简单的几何计算,可得到Λh与剪切角φ的关系Λh=cOs(Φ_YO)/sinΦ(3_4)由怯(3_1)(3_4)看出,ε、Λh与φ和YO有关,一般φ≈π/4_β+YO,所以YO越大,φ值越大,相对滑移ε、变形系数Λh就越小。的变形,且对第一变形区有影响。入接触界面,再加上几百度的高温,切图3-5切屑和前刀面摩擦情况示意图削刃处σY最大,随切屑流出逐渐减小,在刀_屑分离处σY为零。切应力τY在lf1区域内保持定值,等于材料的剪切屈服强度τs,在lf2区域内逐渐减小,至刀_屑分离时为零。在lf1区域切屑底部和前刀面发生粘接现象,之间已金属层的塑性变形减小,进入滑移区lf2,该区内的摩擦性质为数数,说明前刀面的摩擦系数的变化规律和外摩擦的情况大不相同。3.l.4积屑瘤的形成及其对切削过程的影响材料时,常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块,硬度很高,达工件的切屑从粘在刀面的底层上流过时,底层瘤。对碳素钢来说,300~500℃时积屑瘤最高,到500℃以上时趋于消失。在(1)实际前角增大(2)增大切削厚度图3-8积屑瘤前角和伸出量增大Δac,产生过切现象。Δ图3-8积屑瘤前角和伸出量(3)使加工表面粗糙度增大(4)对刀具寿命的影响在精加工时应避免或减小积屑瘤,其主要措施有:①控制切削速度,尽量采用低速或高速切削,避开②采用润滑性能良好的切削液,以减小摩擦;3.l.4切屑的类型及控制的切屑种类多种多样,归纳有以下四种类型。图3_9a)至切屑,图3_9d)为切脆性材料的切屑。a)带状切屑b)挤裂切屑c)单元切屑d)崩碎切屑l.带状切屑2.挤裂切屑3.单元切屑4.崩碎切屑刀刃易损坏,且已加工表面粗糙,应力求避免。方法是减小切削厚度,适当增出与折断,以形成良好屑形。应用最广的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出第3章金属切削过程与控制3.2切削力(1.5学时)中,又是计算切削功率,选择切削用量,监控切削状态,设计和选用机床、刀3.2.1切削力的来源和力的分解上的合力F,其大小和方向是变化三个相互垂直的分力如图3_ll:表面并与基面垂直(与切削速度虽不做功,但能使工件变形或造成振动,对加工精度和已加工表面质量影响较大,用于计算工件挠度和刀具、机床零件的强度等。由图3_ll知,在刀具的主剖面内,由图3_ll知3.2.2切削力与切削功率的计算1.指数形怯的经验公怯FFKKKKKK2.用单位切削力计算切削力单位切削力指的是单位切削面积上的主切削力,用kc表示:公怯:FpJKFK3.计算切削功率移,故不消耗功率。因此,切削功率Pc可按下怯计算:x10_3(k”)Ff远小于Fc,而Ff方向的运动速度又很小,因此Ff所消耗的功率相对于Fc所消耗的功率来说很小(<1%~2%),可忽略不计,于是根据切削功率选择机床电动机时,还要考虑机床的传动效率。机床电动机3.2.3影响切削力的主要因素1.工件材料的影响近的材料,塑性韧性越大切削力越大。切削灰铸铁等脆材时形成崩碎切屑,刀2.切削用量的影响 (0.75~0.9),即当进给量增加l倍时切削力增加不到一倍(68%~86%)。因此,在切削加工中,如从切削力的角度考虑,使刀具实际前角增大,切屑变形程度减小,用YT15车刀加工45钢,3.刀具几何参数的影响主偏角ĸr对切削力Fc影响较小,影响程度不超过10%。主偏角在60o~图3_11和怯(3_7)可知,FP随ĸr的增大而减小,Ff则随ĸr增大而增大。实践证明,刃倾角λs在很大范围内变化时对切削力Fc没有什么影响,但对FP和Ff影响较大,如图3_14。随着λs增大,FP减小,而Ff增大。宽度增大,切削厚度减薄,各点的ĸr减小。所以rε增大相当于ĸr减小时4.刀具磨损的影响5.切削液的影响切削用量刀具几何参数:Y=15o,α=6o,α,=4~6o,K=75o,K,=10~K=75o,K,=10~12o,λ=0o6.刀具材料的影响3.3切削热与切削温度(1学时)3.3.l切削热的产生和传导能,则单位时间内产生的切削热q就等于切削功率Pc,即q≈Pc≈Fcvc将切削力Fc的表达怯代入上怯后,得cc0.85KF3.3.2切削温度的分布(1)剪切区内,沿剪切面方向上各点和应变的变化不大,且剪切区内的剪切滑移(2)前刀面和后刀面上的最高温度点(4)后刀面接触长度较小,工件加工表面上温度的升降是在极短3.3.3影响切削温度的主要因素1.切削用量的影响说明vc对θ影响最大,随着vc提高,θ迅速上升。进给量f对θ影响比vc小。2.刀具几何参数的影