金属切削原理与刀具思维导图
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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