第05講 金屬切削規(guī)律應(yīng)用

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1、第五講金屬切削規(guī)律應(yīng)用浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院現(xiàn)代制造工程研究所金屬切削規(guī)律應(yīng)用刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)的內(nèi)容及選擇原則前角及前刀面形狀的選擇后角和副后角的選擇主偏角、副偏角及刀尖形狀的選擇刃傾角的選擇合理刀具耐用度的選擇合理切削用量的選擇補(bǔ)充材料刀具幾何參數(shù)選擇的意義切削過(guò)程中，作為刀具必須具備一定的切削性能，才能切除工件上多余的金屬，形成加工表面刀具的切削性能由：刀具材料、刀具的結(jié)構(gòu)和切削部分幾何參數(shù)決定一般情況下，當(dāng)?shù)毒叩牟牧稀⒌毒叩慕Y(jié)構(gòu)選定后，刀具切削部分的幾何參數(shù)就成為最主要的因素。刀具切削部分的幾何參數(shù)影響到：可見選擇刀具的幾何參數(shù)的好壞，將直接影響到刀具切

2、削性能的發(fā)揮。切削力的大小、切削溫度、切屑的斷或連、加工質(zhì)量、刀具的耐用度、生產(chǎn)效率以及成本等刀具幾何參數(shù)的主要內(nèi)容切削刃的形狀直線刃、折線刃、圓弧刃、月牙刃、波形刃、階梯刃等影響切削層的形狀，影響切削圖形的合理性，切削刃各點(diǎn)的工作角度刀面的型式和參數(shù)前刀面上的卷屑槽、斷屑槽，后刀面的雙重刃磨等對(duì)切屑的變形、卷曲、折斷有影響對(duì)切削力、切削熱、刀具磨損及耐用度有直接影響刀具的角度包括主切削刃上的前角、后角、主偏角、刃傾角，副切削刃上的副后角、副偏角等。前刀面型式的選擇常見的前刀面型式1.正前角平面型最基本型式，制造簡(jiǎn)單，刃口鋒利，但刃口強(qiáng)度差；常用于精加工，卷屑、斷屑性能差。2.帶倒

3、棱正前角平面型?沿切削刃磨出窄負(fù)倒棱。增強(qiáng)了刀刃強(qiáng)度；用于脆性高的刀具如陶瓷、硬質(zhì)合金，可用于斷切；負(fù)倒棱寬度b?1=(0.3?0.8)f。粗加工取大值，精加工取小值；負(fù)倒棱前角?01=-5??-10?（硬質(zhì)合金）。3.正前角曲面帶倒棱型?沿切削刃磨出曲面形成。曲面起卷屑作用，增大前角，改善切削條件；用于粗加工、半精加工塑性材料。4.負(fù)前角單平面型硬質(zhì)合金、陶瓷刀具切削高強(qiáng)度、高硬度或淬火鋼或帶硬皮材料，及有沖擊的粗加工等場(chǎng)合；特點(diǎn)：抗沖擊能力強(qiáng)。5.負(fù)前角雙平面型用于磨損發(fā)生在前、后刀面時(shí)，為減少前刀面刃磨面積，充分利用刀片材料；足夠的刃口強(qiáng)度，可用于強(qiáng)力切削。刀具合理幾何參數(shù)的

4、概念刀具切削部分幾何參數(shù)選擇的出發(fā)點(diǎn)有：保證加工質(zhì)量、刀具耐用度、生產(chǎn)率、成本哪一項(xiàng)是主要的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，如粗加工時(shí)，提高生產(chǎn)率和刀具耐用度為主；精加工時(shí)，保證加工質(zhì)量為主。刀具的合理幾何參數(shù)定義：在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具耐用度長(zhǎng)、生產(chǎn)效率高、加工成本低的刀具幾何參數(shù)刀具合理幾何參數(shù)選擇的問(wèn)題：多目標(biāo)，多參數(shù)的優(yōu)化；本質(zhì)上是多變量函數(shù)針對(duì)某一目標(biāo)計(jì)算求解最佳值的問(wèn)題。（科學(xué)）由于影響切削加工效益的因素限很多，而且各因素之間又相互作用，因而建立數(shù)學(xué)模型的難度較大。實(shí)用的優(yōu)化或最優(yōu)化工作，只能在固定若干因素后，改變少量參數(shù)的值，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并采用適當(dāng)方法（方差

5、分析法、回歸分析法等）進(jìn)行處理，得出優(yōu)選結(jié)果。（工程）刀具合理幾何參數(shù)選擇的一般性原則要考慮工件的實(shí)際情況工件材料的化學(xué)成份、制造方法、熱處理、物理和機(jī)械性能毛坯表層情況、工件的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量要求要考慮刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)刀具材料的化學(xué)成份、物理和機(jī)械性能刀具的結(jié)構(gòu)型式，整體式、焊接式、機(jī)夾式等要考慮各個(gè)幾何參數(shù)間的關(guān)系刀具的刃形、刃區(qū)、刀面和角度之間是相互聯(lián)系的，應(yīng)綜合考慮它們之間的相互作用與影響，分別確定其合理數(shù)值要考慮具體的加工條件考慮機(jī)床、夾具的情況，工藝系統(tǒng)剛度及功率大小，切削用量和切削液性能等；粗加工時(shí)，著重考慮保證刀具最高耐用度；精加工時(shí)，主要考慮保證質(zhì)量；

6、自動(dòng)線時(shí)，考慮刀具工作的穩(wěn)定性；機(jī)床剛性和動(dòng)力不足時(shí)，刀具應(yīng)鋒利，減小切削力刀具合理幾何參數(shù)的選擇合理選擇刀具幾何參數(shù)的出發(fā)點(diǎn)是保證質(zhì)量（精加工）、提高刀具耐用度、提高生產(chǎn)率（粗加工和半精加工）、降低生產(chǎn)成本（均應(yīng)考慮）。介紹時(shí)，只能逐個(gè)參數(shù)進(jìn)行介紹，但幾何參數(shù)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，各個(gè)參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，應(yīng)根據(jù)具體情況綜合考慮。前角的功用前角γo：前刀面與基面之間的夾角前角影響切削變形、切削力、切削溫度和切削功率，也影響刀頭強(qiáng)度、容熱體積和導(dǎo)熱面積，也影響切屑的形態(tài)和斷屑效果，以及加工質(zhì)量，從而影響刀具耐用度和切削效率影響切削變形：前角增大?鋒利，塑性變形小，切削力小，溫度??；影響

7、刀具耐用度：前角增大?切削力小，溫度小，耐用度增大；前角大時(shí)：前角增大?刀頭強(qiáng)度小，散熱條件差，耐用度小影響切屑形態(tài)和斷屑效果：前角減小?增大切屑的變形，使切屑容易卷曲和折斷影響加工表面質(zhì)量：前角增大?塑性變形小，加工硬化小，振動(dòng)小，有利于表面質(zhì)量合理前角的概念增大或減小前角，各有其有利和不利兩方面的影響。從切削熱的產(chǎn)生和散熱條件：增大前角，可以減小切削熱的產(chǎn)生，但導(dǎo)致刀頭導(dǎo)熱面積和容熱體積減小。在一定的條件下，前角有一個(gè)合理的最大值對(duì)于不同的刀具材料，各有其對(duì)應(yīng)著刀