刀具几何参数对切削温度的影响 刀具磨损对切削温度的影响 工件材料对切削温度的影响 切削热对切削温度的影响 切削液对降低切削温度有明显的效果
1.4.2.2用切削层单位面积切削力计算 切削力
【经验公式】
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Fc kc Ac k Fc
• 车削普通钢材时三个力的比例大约为
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Fc : Fp : Ff 1 : 0.4 : 0.25, Fr 1.1057 Fc
1.4.2.3工作功率计算
【定义】 消耗在切屑加工过程中的功率(Pe) 可以分解成切削功率(Pc)和进给功率 (Pf)之和. 【计算公式】
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1.4.3.2切削用量的影响
• 进给量、背吃刀量增大，二者都会使切削力增大， 而实际上背吃刀量对切削力的影响要比进给量大。 目 录
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• 其主要原因在于，αp增大一倍时，切削厚度hD 不变，而切 削宽度bD 则增大一倍，切削刃上的切削负荷也随之增大一 倍，即变形力和摩擦成倍增加，最终导致了切削力以成倍增 加；f增大一倍时，切削宽度bD不变，只是切削厚度hD增大 一倍，平均变形减小，故切削力增加不到一倍。
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要 点
பைடு நூலகம்
靠近前面的切屑底层金属再次产生剪切变
形。使切屑底层薄的一层金属流动滞缓，
流动滞缓的一层金属称为滞流层，这一区 域又称为第二变形区。
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1.3.1.3 第三变形区
• 工件已加工表面受到钝圆弧切削刃的挤压 和后面的摩擦，使已加工表面内产生严重
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变形，已加工表面与后面的接触区称为第
2．积屑瘤对切削过程的影响
（1）使刀具前角变大
目 录 （2）使切削厚度变化
（3）使加工表面粗糙度增
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（4）对刀具寿命的影响
积屑瘤对切削过程的影响有积极的一 面，也有消极的一面。精加工时必须防止 积屑瘤的产生，可采取的控制措施有： （ 1）正确选用切削速度，使切削速 度避开产生积屑瘤的区域。 目 录 （ 2 ）使用润滑性能好的切削液，目 的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面 间的摩擦。 上一页 （3）增大刀具前角，减小刀具前刀面 下一页 与切屑之间的压力。 退 出 （4）适当提高工件材料硬度，减小加 工硬化倾向。
2．切屑的受力分析
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四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 1．积屑瘤的形成及其影响
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积屑瘤的产生 及其成长与工件材 料的性质、切削区 的温度分布和压力 分布有关。塑性材 料的加工硬化倾向 目 录 越强，越易产生积 屑瘤；在背吃刀量 和进给量f保持一 上一页 定时，积屑瘤高度 Hb与切削速度 下一页 有密切关系，因为 退 出 切削过程中产生的 热是随切削速度的 提高而增加的。
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§3-3 切削热与切削温度
影响切削温度的主要因素
1. 切削用量对切削温度的影响
目 录 1) 切削速度v: v提高，切削温度显著上升 2) 进给量f: f增大,切削热增多，切削温度上升 3) 背吃刀量ap:ap对切削温度的影响很小
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2. 3. 4. 5. 6.
(1) Pe Pc Pf Fcvc Ff nw f 10 3 Fc vc Fc (dn) (2) Pc Fcvc Pmm Pmm (3) Fc 3519 .18( N ) dn Fr Fc 3519 ( N )
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1.4.3影响切削力的因素
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区称为第一变形区，宽度很窄(约
0.02～0.2mm)，故常用OM剪切面亦称
滑移面来表示，它与切削速度的夹角
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称为剪切角φ。
I区变形特点
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• 沿着滑移线的剪切变形，以及随 之产生的加工硬化
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1.3.1.2 第二变形区
• 当切屑沿前面流出时，由于受到前面挤压 和摩擦作用，在前面摩擦阻力的作用下，
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金属切削的基本过程
1.3 金属切削过程
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【金属切削过程】刀具从工件表面切除多余 金属，从切屑形成开始到加工表面形成为止 的完整过程。 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 切削层的变形 切削变形的衡量方法 切屑的种类与变形规律 刀-屑接触区的变形与摩擦 刀-工接触区的变形与加工质量
1.4.1 切削力的分析
【定义】切削过程中，刀具施加于工件使工
件材料产生变形，并使多余材料变为切屑所
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要 点
需的力称为切削力。
为了研究方便，将作用于刀具上的切削合力
分解为相互垂直的Fc、Ff、Fp. •Fc：切削力,切于过渡表面,与基面垂直. •Ff：进给力,在基面内,与进给方向相反. •Fp：背向力,在基面内,与进给方向垂直
1.4.3.6刀具后刀面磨损的影响
• 刀具后刀面磨损带宽愈大，切削力愈 大。
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• VB对背向力Fp影响最显著。
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1.5 切削热和切削温度
• 1.5.1切削热的产生和传出 • 1.5.2影响切削温度的主要因素
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1.5.1切削热的产生和传出
三变形区。
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1.3.2 切削变形的衡量方法
• 1变形系数
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• 2剪应变 • 3剪应变与变形系数的关系
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• 4剪切角
一、切屑的形成过程
1．变形区的划分
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h
D
1.3.3 切屑的种类与变形规律
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切屑变形规律
• 1 带状切屑（最常见,切削塑性金属 材料，切厚小，V大，r0大时） • 2 挤裂切屑（低速，切厚大r0小时） • 3 单元切屑（较少见） • 4 崩碎切屑（加工脆性材料时，尽 量避免）
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• 在金属压缩实验中，当金属试件受挤压时，在其 内部产生主应力的同时，还将在与作用力大致成 45°方向的斜截面产生最大切应力，在切应力达 到屈服强度时将在此方向剪切滑移。
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• 金属刀具切削时相当于局部压缩金属的压块，使 金属沿一个最大剪应力方向产生滑移。
• 当切屑层达到切削刃OA（OA代表始滑移面）处时， 切应力达到材料屈服强度，产生剪切滑移，切削 层移到OM面上，剪切滑移终止，并离开切削刃后 形成了切屑，然后沿前面流出
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1.4.3.4刀具材料的影响
• 主要是刀具材料与工件材料的摩擦系 数的影响 • 通常安装CBN，陶瓷，涂层硬质合金， 高速钢的顺序切削力依次增大。
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1.4.3.5切削液的影响
• 切削液具有润滑作用，使得切削力 降低。
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• 切削过程中消耗的功率98~99%转换为热 能，因此近似认为单位时间内产生的切 削热q等于切削功率Pc
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q Pc Fc vc q CF c a p f
0.75 0.85 c
v
K Fc
切削温度
【定义】 • 指前刀面与切屑接触区内的平均温度。 • 它由切削热的产生和传出的平衡条件所决定， 产生的热越多，传出的热越慢，切削温度越高， 反之，切削温度越低。 【结论】 • 凡是增大切削力和切削功率的因素都会使切削 温度上升； • 有利于切削热传出的因素都会使切削温度降低。
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1 金属切削原理
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要 点
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• 内容提要 –1.4 切削力 –1.5 切削热和切削温度 –1.6 刀具磨损和刀具耐用度 –1.7 工件材料的切削加工性 –1.8 切削条件的合理选择 • 重点与难点 –切削力、切削功率的计算 –刀具磨损和耐用度 • 作业
1.4 切削力
• • • • • • 1.4.3.1 1.4.3.2 1.4.3.3 1.4.3.4 1.4.3.5 1.4.3.6 工件材料的影响 切削用量的影响 刀具几何参数的影响 刀具材料的影响 切削液的影响 刀具后刀面磨损的影响
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1.4.3.1工件材料的影响
• 工件材料的硬度和强度越高，虽然切削变 形会减小，但由于剪切屈服强度增高，产 生的切削力会越大； • 工件材料强度相同时，塑性和韧性越高， 切削变形越大，切削与刀具间摩擦增加， 切削力会越大。 • 切削铸铁时变形小，摩擦小，故产生的切 削力小。
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• 切削速度对切削力的影响：切削塑性金属时，在 vc=40m/min时，由于积屑瘤的产生与消失，使刀 具前角增大或减小，引起变形系数的变化，导致 了切削力的变化；当vc>40m/min，切削温度升高， 使平均摩擦系数下降，切削力也随之下降。 • 切削灰铸铁等脆性材料时，塑性变形很小，且刀 屑间的摩擦也很小，因此，υc对其影响不大。
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侧面方格变形观察法
切削层的金属变形三个 变形区： •第一变形区（剪切滑 移） •第二变形区（纤维化） •第三变形区（纤维化 与加工硬化）。