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金属切削原理与刀具思维导图

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金属切削原理与刀具

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思维导图大纲

金属切削原理与刀具思维导图模板大纲

切削运动

切削运动:工件与刀具之间的相对运动

切削运动分类

主运动:切下金属所必需的最基本的运动。 速度最高,消耗功率最高

切削速度:Vc

进给运动:切削能够持续进行并形成所需工件表面的运动

进给速度:Vf

合成切削运动:主运动和进给运动合成

Ve=Vc+Vf

切削表面

待加工表面

过渡表面

已加工表面

经过刀具切削后的表面

刀具切削部分的构造要素

前刀面:刀具上切屑流过的表面

主后刀面:与工件过渡表面相对的刀具表面

副后刀面:与工件已加工表面相对的刀具表面

主切削刃:前刀面和主后刀面相交的锋边

副切削刃:前刀面与副后刀面相交的锋边

刀尖:主、副切削刃的实际交点,或一小段圆弧,直线。

正交平面参考系内的标注角度

前角:前刀面和基面之间的夹角(前刀面和切削平面之间的夹角为锐角,前角为正)

γo

后角:后刀面和切削平面的夹角(后刀面和基面之间的夹角为锐角,后角为正)

αo

主偏角:主切削刃与进给运动方向的夹角

κr

副偏角:副切削刃和进给反方向的夹角

κ′r

刃倾角:主切削刃和基面的夹角

λs

切削用量

切削用量三要素

切削速度:切削刃相对于工件的主运动速度

Vc=πdn/1000

进给量:主运动回转一周时刀具或工件沿进给方向上的位移量

Vf=nf

背吃刀量(切削深度):已加工表面和被加工表面的垂直距离

切削层参数

切削层公称厚度:垂直于过渡表面来度量的切削层尺寸 hD

切削层公称宽度:沿过渡表面度量的切削层尺寸 bD

切削层公称截面面积:切削层在基面内的面积 AD=hD*bD=f*ap

切削的变形过程

切屑的形成过程:切削层在前刀面的挤压作用下,产生的以滑移为主的塑性变形过程

金属切削过程中三个变形区

第一变形区:剪切滑移区,产生变形,形成切屑

第二变形区:刀屑接触区,前刀面和切屑产生挤压,摩擦,使前刀面金属产生变形和纤维化

第三变形区:刀-工件接触区,后刀面和已加工表面产生挤压,摩擦,已加工表面产生显著变形和纤维化

积屑瘤

定义:切速不高且能形成带状切屑情况下,一些切屑冷焊粘附在前刀面切削刃口附近,逐渐形成硬度很高的瘤状楔块

影响

刀具前角增大,减小了变形,降低了切削力,使切削过程容易进行,对粗加工有利

增大背吃刀量,影响加工尺寸,导致切削波动

增大切削厚度,增大已加工表面的粗糙度,对精加工有害

对刀具寿命的影响

积屑瘤覆盖切削刃和前刀面的一部分,可代替进行切削,从而保护刀具

稳定性很差,脱落时带走前刀面金属颗粒,加剧了刀具磨损

切屑的类型

带状切屑

节状切屑

粒状切屑

崩碎切屑

切削力

定义:刀具施加于工件使工件材料产生变形,并使多余材料变成切屑所需要的力

正交平面内切削力的三个分力

主切削力Fc:主运动切削速度方向的分力(所做的功最多)

吃刀抗力Fp:切削合力在垂直于进给运动方向上的分力

进给抗力Ff:切削合力在进给方向的合力

刀具的标注角度

基面Pr:通过切削刃选定点,垂直于假定主运动方向的平面

切削平面Ps:通过切削刃选定点,与主切削刃相切,并垂直于基面的平面

正交平面Po:通过切削刃选定点,同时垂直于切削平面和基面的平面

刀具的选择

刀具材料应具备的基本性能

高硬度,高耐磨,高强度,高韧性,高耐热性,良好的减摩性,良好的导热性和小的线膨胀系数,良好的工艺性,经济性

常用刀具材料

工具钢

碳素工具钢

含碳量在0.7%--1.35%之间经过蘸火和低温回火硬度达到HRC'60-63在切削温度200°的时候就失去了原有硬度

低速工具

低温合金钢

加入了部分合金元素,HRC61--65,在300°的时候就失去了原有硬度

低速工具

高速钢

加入较多的钨钼铬钒等合金元素的高合金工具钢,有较高的热稳定性HRC62--67,在温度达到500--600°是仍能切削。

复杂,精加工,热轧,钻头,

硬质合金

P类

钨钴钛类(YT类)YT5,YT14,… (加工塑性金属,钢料)

K类

钨钴类(YG类)YG3,YG6,…含钴量低,精加工;含钴量高,粗加工 (加工铸铁,有色金属,非金属,不宜加工钢)

M类

YW1,YW2加工难加工材料

涂层刀具

三氧化二铝,可高速切削

陶瓷材料

高硬度,高耐磨,高耐热,但是导热性差,脆性大

半精加工,精加工高硬度,高强度钢以及冷硬铸铁

立方氮化硼

加工冷硬铸铁,淬硬钢,高温合金

金刚石

硬质合金,陶瓷

切削热

定义:切削时消耗的能量转化为的热能,是由切削功转变而来的

来源:来自第一变形区的切屑变形,切屑与前刀面的摩擦,工件与后刀面的摩擦(切削塑型金属时主要由前两者形成;切削塑性金属时,后刀面摩擦热占比多)

切削热传递各部分的比例:切屑>刀具>工件

切削温度

定义:前刀面与切屑接触区的平均温度,由切削热的产生和传导决定

影响因素

前角越大,切削温度低

主偏角小,切削宽度大,散热面积大,切削温度低

工件强度硬度高,切削温度高

磨损高,切削温度高,切削速度越高,磨损对切削温度影响越显著

正交平面参考系Pr—Ps—Po思维导图模板大纲

概括思维导图模板大纲

切削用量对切削力,切削热,切削温度,刀具寿命的影响思维导图模板大纲

切削力影响因素:ap>f>Vc

切削热影响因素:ap>Vc>f

切削温度影响因素:Vc>f>ap

刀具寿命影响因素:Vc>f>ap

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