金属切削参数选择.ppt

课题五金属切削参数选择,【教学目的和要求】通过学习切削液、合理刀具几何参数、合理切削用量的选择原则和方法，达到能够根据切削加工中实际情况，合理选择切削参数。【教学内容摘要】一、切削液的合理选择二、刀具几何参数的合理选择三、切削用量的合理选择【教学重点、难点】重点掌握切削参数的选择方法【教学方法和使用教具】讲授【教学时数】6,一、切削液的合理选择1．切削液的作用（1）冷却作用（2）润滑作用（3）清洗与防锈作用2．切削液的种类（1）水溶性切削液水溶性切削液主要有水溶液、乳化液和化学合成液三种。（2）油溶性切削液油溶性切削液主要有切削油和极压切削油两种。（3）固体润滑剂常用的固体润滑剂是二硫化钼。,3．切削液的合理选用切削液应根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。通常粗加工时，主要以冷却为主，同时也希望能减少切削力和降低功率消耗，可采用3～5的乳化液；精加工时，主要目的是改善加工表面质量，降低刀具磨损，减少积屑瘤，可以采用15～20的乳化液。硬质合金刀具耐热性高，一般不用切削液。若要使用切削液，则必须连续、充分地供应，否则因骤冷骤热，产生的内应力将导致刀片产生裂纹。切削铸铁一般不用切削液。切削铜合金等有色金属时，一般不用含硫的切削液，以免腐蚀工件表面。切削铝合金时一般可不用切削液，但在铰孔和攻丝时，常加51的煤油与机油的混合液或轻柴油，要求不高时，也可用乳化液。4．切削液的使用方法切削液的其浇注部位、充足的程度与浇注方法的差异，将直接影响切削液的使用效果。切削变形区是发热的核心区，切削液应尽量浇注在该区。,二、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的基本内容包括①刃形，②切削刃区的剖面型式，③刀面型式，④刀具角度。（一）前角及前刀面的选择1.前角的功用增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会削弱刀头强度和散热能力，容易造成崩刃。因而前角不能太小，也不能太大，应有一个合理数值，如图5-1和5-2所示。2.前角的选择原则（1）主要根据工件材料的性质选择（2）兼顾根据刀具材料的性质和加工性质表5-1是硬质合金车刀合理前角的参考值。,,1.前角的功用增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会削弱刀头强度和散热能力，容易造成崩刃。因而前角不能太小，也不能太大，应有一个合理数值，如图5-1和5-2所示。,3.前刀面型式（图5-3前刀面型式）（1）正前角平面型如图5-3a所示，正前角平面型式的特点为制造简单能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精加工刀具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。（2）正前角平面带倒棱型如图5-3b所示，倒棱是在主切削刃刃口处磨出一条很窄的棱边形成的。倒棱可以提高刀刃强度、增强散热能力，从而提高刀具耐用度。此时，切屑仍沿前刀面而不沿倒棱流出。倒棱型式一般用于粗切铸锻件或断续表面的加工。3正前角曲面带倒棱型如图5-3c所示，这种型式是在正前角平面带倒棱的基础上，为了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲面而形成的，常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。4负前角单面型当磨损主要发生在后刀面时，可制成如图5-3d所示的负前角单面型。此时刀片承受压应力，具有好的刀刃强度。因此，常用于切削高硬度（强度）材料和淬火钢材料。但负前角会增大切削力5负前角双面型如图5-3e所示，当磨损同时发生在前、后两个刀面时制成负前角双面型，可使刀片的重磨次数增多。此时负前角的棱面应有足够的宽度，以保证切屑沿该棱面流出。,,3.前刀面型式（图5-3前刀面型式）,（二）后角、副后角及后刀面的选择,1.后角的功用增大后角能减小后刀面与工件上加工表面间的摩擦，减少刀具磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃锋利，可减小工件表面粗糙度值。但后角过大会减小刀刃强度和散热能力。2.后角的选择原则后角主要根据切削厚度选择。表5-2是硬质合金车刀合理后角的参考值。3.副后角的选择副后角通常等于后角的数值。4.后刀面的型式（图5-4后刀面型式）1双重后角如图5-4a所示，为了保证刃口强度，减小刃磨后刀面的工作量，常在车刀后刀面上磨出双重后角。2消振棱如图5-4b所示，为了增加后刀面与工件加工表面之间的接触面积，增加阻尼作用消除振动，可在后刀面上刃磨出一条有负后角的棱面，称为消振棱。3刃带如图5-4a所示，对一些定尺寸刀具，如拉刀、铰刀等，为便于控制外径尺寸，避免重磨后尺寸精度迅速变化，常在后刀面上刃磨出后角为零度的小棱边，称为刃带。刀具上的刃带起着使刀具稳定、导向和消振的作用。,,4.后刀面的型式（图5-4后刀面型式）1双重后角如图5-4a所示，为了保证刃口强度，减小刃磨后刀面的工作量，常在车刀后刀面上磨出双重后角。2消振棱如图5-4b所示，为了增加后刀面与工件加工表面之间的接触面积，增加阻尼作用消除振动，可在后刀面上刃磨出一条有负后角的棱面，称为消振棱。3刃带如图5-4a所示，对一些定尺寸刀具，如拉刀、铰刀等，为便于控制外径尺寸，避免重磨后尺寸精度迅速变化，常在后刀面上刃磨出后角为零度的小棱边，称为刃带。刀具上的刃带起着使刀具稳定、导向和消振的作用。,三主、副偏角的选择,1.主、副偏角的功用主偏角κr影响切削分力的大小，增大κr，会使Ff力增加，Fp力减小；主偏角影响加工表面粗糙度值的大小，增大主偏角，加工表面粗糙度值增大；主偏角影响刀具耐用度，增大主偏角，刀具耐用度下降；主偏角也影响工件表面形状，车削阶梯轴时，选用κr90o，车削细长轴时，选用κr75o～90o；为增加通用性，车外圆、端面和倒角时，可选用κr45o。减小副偏角κr。，会增加副切削刃与己加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度。但过小的副偏角会引起振动。2.主、副偏角的选择主偏角的选择原则是，在工艺系统刚度允许的情况下，选择较小的主偏角这样有利于提高刀具耐用度。在生产中，主要按工艺系统刚性选取,见表5-3。副偏角κr，主要是根据加工性质选取，一般情况下选取κr10～15精加工时取小值。特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选κr1o～2o。,（四）刃倾角的选择,1.刃倾角的功用1控制切屑的流向如图5-5所示2控制切削刃切入时首先与工件接触的位置如图5-6所示，3控制切削刃在切入与切出时的平稳性如图5-6所示，断续切削时，当刃倾角为零，切削刃与工件同时接触，同时切离，会引起振动；若刃倾角不等于零则切削刃上各点逐渐切入工件和逐渐切离工件，故切削过程平稳。4控制背向力与进给力的比值2.刃倾角的选择选择刃倾角时，应按照刀具的具体工作条件进行具体分析，一般情况可按加工性质选取。精车λs0o～5o；粗车λs0o～-5o；断续车削λs＝-30o～-45o；大刃倾角精刨刀λs＝75o～80o。,,1控制切屑的流向如图5-5所示，当λS0o时，切屑垂直于切削刃流出；λS为负值时，切屑流向已加工表面；λS为正值时，切屑流向待加工表面。,,3控制切削刃在切入与切出时的平稳性如图5-6所示，断续切削时，当刃倾角为零，切削刃与工件同时接触，同时切离，会引起振动；若刃倾角不等于零则切削刃上各点逐渐切入工件和逐渐切离工件，故切削过程平稳。,五刀尖型式的选择（过渡刃的选择）,1.直线过渡刃如图5-7a所示，过渡刃的偏角κrε≈κr/2、长度bε≈（1/4～1/5）ap，这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。2.圆弧过渡刃如图5-7b所示，过渡刃也可磨成圆弧形。它的参数就是刀尖圆弧半径rε。刀尖圆弧半径增大时，使刀尖处的平均主偏角减小，可以减小表面粗糙度数值，且能提高刀具耐用度。但会增大背向力和容易产生振动，所以刀尖圆弧半径不能过大。通常高速钢车刀rε0.5～5mm，硬质合金车刀rε0.5～2mm。3.水平修光刃如图5-7c所示，修光刃是在副切削刃靠近刀尖处磨出一小段κr‘0o的平行刀刃。其长度bε‘≈（1.2～1.5）f，即bε‘应略大于进给量f。但bε‘过大易引起振动。4.大圆弧刃如图5-7d所示，大圆弧刃是把过渡刃磨成非常大的圆弧形，它的作用相当于水平修光刃。,,1.直线过渡刃如图5-7所示，过渡刃的偏角κrε≈κr/2、长度bε≈（1/4～1/5）ap，这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。,六卷屑槽型及切屑的控制,1.切屑的卷曲与流向1切屑的卷曲切屑的卷曲是由于切屑内部变形，或碰到刀具前刀面上磨出的断屑槽、凸台、附加档块以及碰到其它障碍物后造成的。2切屑的流向切屑的流向主要受刃倾角的影响。2.断屑的原因和屑形1切屑在流出过程中遇到障碍物，受到一个弯曲力矩而折断图5-8为切屑在卷曲运动过程中与工件的待加工表面相碰，切屑折断成C形屑图5-9为切屑与工作上的过渡表面相碰后形成圆卷形切屑；图5-10为切屑与车刀的后刀面相碰后折断形成C形或6形切屑。2切屑在流动过程中靠自身重量甩断图5-11、图5-12为切屑在流出过程中没有折断，达到一定长度后靠自身重量甩断。在上述切屑类型中，通常认为C形屑、6形屑和短螺旋形屑较为理想。靠自身重量甩断的短螺旋形切屑，有利于减小表面粗糙度值。但不希望太长（约为60～40mm）。,,图5-8为切屑在卷曲运动过程中与工件的待加工表面相碰，切屑折断成C形屑,,图5-9为切屑与工作上的过渡表面相碰后形成圆卷形切屑,,图5-10为切屑与车刀的后刀面相碰后折断形成C形或6形切屑。,,图5-11、图5-12为切屑在流出过程中没有折断，达到一定长度后靠自身重量甩断。在上述切屑类型中，通常认为C形屑、6形屑和短螺旋形屑较为理想。靠自身重量甩断的短螺旋形切屑，有利于减小表面粗糙度值。但不希望太长（约为60～40mm）。在自动机床与自动线上，尤其要控制螺旋形切屑的长度，否则将影响正常生产。重型机床加工时，形成C形屑容易伤人，故希望生成发条状切屑。,3．影响断屑的因素（1）卷屑槽卷屑槽断面形状常用的有折线型、直线圆弧型和全圆弧型三种，如图5-13a、b、c所示常见的卷屑槽斜角有外斜式、平行式和内斜式三种，如图1-35所示。2刀具几何角度在刀具几何角度中，以主偏角和刃倾角对断屑和切屑的流向影响较大。3切削用量进给量增加，切削厚度按比例增加，弯曲应力增加，切屑容易折断。所以增大进给量是断屑的一个比较有效的措施。4工件材料工件材料的塑性、韧性愈大，强度愈高，愈不容易断屑。,,图5-13a,三、切削用量的合理选择,切削用量三要素υc、ƒ、ap（一）切削用量选择的基本原则1.根据工件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量。2.根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。3.根据刀具耐用度，确定切削速度。4.所选定的切削用量应该是机床功率允许的。,（二）合理切削用量的选择方法1.确定背吃刀量2.确定进给量3.确定切削速度在选择切削速度时，还应注意考虑以下几点1精加工时,应尽量避免积屑瘤和鳞刺的产生区域；2断续加工时,宜适当降低切削速度；3加工大型、细长、薄壁工件时,应选用较低的切削速度；端面车削应比外圆车削的速度高一些；4在易发生振动的情况下,切削速度应避开自激振动的临界速度。,