1.4.2--切削力教学课件.ppt

* 任务1.4.2 切削力 切削力——将刀具切入工件，使工件发生变形而成为切屑所需要的力。 一、总切削力的来源 在切削过程中，被切层金属产生弹性变形和塑性变形，就有变形抗力作用在刀具上，其方向分别与前面、后面垂直，如图所示中的Fny和Fnχ；切屑与刀具前面相摩擦，已加工表面与刀具后面相摩擦，产生了摩擦阻力，其方向与刀具的相对运动方向相反，即图中的F fy和Ffχ。这里的变形抗力和摩擦阻力就是总切削力F的来源。 二、总切削力的分解 1、切削力Fc ——是指总切削力在主运动方向上的正投影，它消耗的功率最多，是计算机床动力设备强度和刚度、刀具强度的基本依据。 2、进给力Ff ——指总切削力在进给运动方向上的正投影，它是设计和校验走刀机构的主要依据。 3、背向力Fp ——指总切削力在垂直于进给运动方向上的分力，它作用在工艺系统刚度最薄弱的方向，容易引起振动和形状误差，是设计和校验工艺系统刚度和精度的基本数据。 总切削力与各分力之间的关系式为： 三、影响总切削力的因素 1、工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削时变形抗力越大，总切削力也越大。如果材料的强度、硬度大致相同，而塑性、韧性较大的材料，其总切削力也较大。 2、刀具角度 总切削力影响较大的是前角（ ）和主偏角 。前角适当增大，能减少切削变形，排屑也较顺利，使总切削力减少。主偏角对总切削力的影响较小，但对进给力和背向力的分配比例影响较明显。由下图可知： 3、切削用量 切削用量中的进给量和背吃刀量越大，切削面积也越大，切屑又宽又厚，切削力亦随之增大。切削速度对总切削力的影响不大。 4、切削液 合理使用切削液，可以减小材料的变形抗力和摩擦阻力。 1.4.3 切削热 切削热——是指在切削过程中，由变形抗力和摩擦阻力所消耗的能量而转变的热能。 1、切削热的传散 在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很少。 但各自传散热量的比例，随工件材料、刀具材料、切削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。例如，以中等切削速度干车削钢件时，其切削热的传散比例：切屑为50%~86%，工件为10%~40%，刀具为3%~9%，空气为1%。以上述条件在钢件上钻孔时，其切削热的传散比例：切屑为28%；工件为15%；刀具为52%；空气为5%。 切削热传散给刀具切削部分的热量虽然不太多，但因刀具切削部分体积小，因而刀具温度可能上升到很高（高速切削时可达1000℃以上），使刀具材料的切削性能降低、磨损加快、缩短了刀具的使用寿命。 切削热传给工件，导致工件产生热变形，甚至引起工件表面烧伤，影响工件的加工精度和表面质量。 2、切削温度 ——是指刀具表面与切屑及工件接触处的平均温度。 由于切削热分布不均匀，所以切削各个部位的实际温度也不相同。切削塑性金属时，刀具前面靠近刀尖和主切削刃处温度最高；切削脆性金属时，靠近刀尖的后面上温度最高。 银白色切屑温度最低，约为200 ℃；深蓝色切屑温度为600 ℃左右，切屑颜色越深，切削温度越高。 3、影响切削温度的因素 （1）工件材料；对切削温度影响最大的是强度、硬度和导热系数。工件材料的强度、硬度高，切削力大，切削过程中消耗的能量就多，转换成的热量也愈多，故切削温度高。材料的导热系数小，导热性变差，由工件和切屑传散的热量变少，切削温度变越高。 （2）切削用量；在切削用量三要素中，切削速度对切削温度的影响最大，其次是进给量，背吃刀量影响最小。 （3）刀具角度；在刀具几何角度中，前角和主偏角对切削温度的影响较大。适当增大前角，切削层金属变形减小 ，可降低切削温度。减小主偏角，切削时切削刃工作长度增加，散热条件好，降低了切削温度，主偏角为Kr=75°的车刀比主偏角为Kr=90°的车刀更合适 。 （4）切削液；在切削过程中，合理选用并正确加注切削液可改善刀具和工件的润滑条件及散热条件，并能带走一部分热量，可以有效地降低切削温度。 1.4.4 切 削 液 1、切削液的作用 1）. 润滑作用 切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜面，减小摩擦，减缓刀具的磨损，降低切削力，提高已加工表面的质量。同时，还可减小切削功率，提高刀具寿命。 2）. 冷却作用 能将切削热迅速地从切削区带走，使切削温度降低，从而提高加工质量和延长刀具寿命。切削液的流动性、导热系数、热容和汽化等参数越大，冷却性就越好。 3）. 清洗作用 切削液能将切屑、金属粉尘和砂轮上脱落的磨粒等及时地从工件、切削工具上冲走，以免其堵塞并划伤已加工表面。 4）. 防锈作用 切削液能够减轻工件、机床、刀具受周围介质（空气、水分等）的腐蚀作用。 2、切削液的种类 1）. 水溶液 水溶液的主要成分是水及防锈剂、防霉剂等，主要起冷却作用，常用于粗