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1、第二节 切削刀具及其材料,一、 切削刀具结构,1,t课件,1.刀 面,（一）刀具切削部分的基本定义,2,t课件,3,t课件,2.刀刃,3刀尖,4,t课件,刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面。参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考系。,（二）定义刀具角度的参考系,5,t课件,1刀具静止参考系,6,t课件,标注坐标系的假定条件 1、假定没有进给运动，只考虑主运动，并且限定主运动的方向垂直于水平面，方向向上。 2、二是假定刀具的刃磨和安装基准面垂直于切削速度方向(或平行少基面)
2、，对车刀来说，规定其刀尖安装在工件的中心高度上，刀杆中心线垂直于工件的回转轴线。,7,t课件,2.正交平面参考系,由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。,通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。,通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。,通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。,8,t课件,9,t课件,（三）刀具的标注角度,10,t课件,11,t课件,说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。,12,t课件,13,t课件,（四）刀具工作角度,刀具在工作参
3、考系中确定的角度称为刀具工作角度。 研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。,1刀具工作参考系的建立,14,t课件,2刀具工作角度的分析,15,t课件,16,t课件,17,t课件,18,t课件,19,t课件,3、金属切削过程的基本理论,1）、切削过程中的变形,金属切削过程实质是工件受到刀具的切割和推挤以后产生弹性和塑性变形，使切削层与工件分离的过程,20,t课件,（1）、金属切削过程中的变形规律,第一变形区：产生弹性变形，剪切应力达到材料的屈服极限，金属内部产生滑移，外部表现为塑性变形，塑性变形增大，韧性降低，强度和脆性增加，一直到滑移,第二变形区：切削金属层通过
4、剪切平面OM后形成切屑，沿刀具前刀面流出过程中，受到前刀面挤压使切屑层底部继续产生滑移变形的区域，又称摩擦区,第三变形区：工件过渡表面和已加工表面受切削刃钝圆部分和后刀面的挤压，摩擦产生微量塑性变形的区域。,特点：主要的变形区，产生大量的切削热,特点：摩擦引起刀和切屑界面的温度骤然升高,特点：工件出现加工硬化现象的根源,21,t课件,摩擦区Lf,摩擦区Lf分为粘接区Lf1和滑动区Lf2,粘接区Lf1：切屑与前刀面压力很大，加上高温，材料塑性增加，底层的金属与前刀面发生粘接现象，形成滞留层，发生内部二次剪切滑移，当内摩擦减小到零时，切屑横截面的流动速度趋于一致。,22,t课件,2）、积屑瘤与鳞刺
5、,切削塑性金属时，在刀具切削刃口附近粘接着一块剖面呈三角状或鼻状的金属块，包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种堆积物叫积屑瘤,23,t课件,有利方面,保护刀具,增加工作前角,积屑瘤硬度很高,可代替切削刃进行切屑，减少刀具的磨损,积屑瘤的存在，使刀具的实际工作前角增大,可减小切削变形和切削力，使切削轻快,24,t课件,不利方面,影响工件尺寸精度,影响工件表面粗造度,积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损,会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大,时大时小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动,积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的切削深度不断变化,25,t课件,3. 积屑瘤的控制,影响积屑瘤的因素,
6、工件材料,切削用量,刀具角度,切削液等,控制措施,要避免在中温、中速加工塑性材料,增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度,采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤,26,t课件,（2）、鳞刺,鳞刺：在已加工表面上产生与切削速度方向垂直的横向裂纹和呈鳞片状的毛刺,鳞刺的产生是由于少量金属材料的粘接层积接，剪切应力的大小和方向不断变化，当应力的大小达到材料的强度极限，导致切屑与母体发生撕裂。,27,t课件,28,t课件,切屑的形成过程及切屑种类,1. 切屑形成过程,切削层的金属,弹性变形,塑性变形,挤裂,切离,切屑,切削层的金属受到刀具前刀面的推挤后产生弹性变形,随着切应力、切
7、应变逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性变形而滑移,刀具继续切入时，材料内部的应力、应变继续增大，当切应力达到其断裂强度时，金属材料被挤裂,沿刀具前刀面流出,29,t课件,2. 切屑的种类,切屑,带状切屑,挤裂切屑,单元切屑,崩碎切屑,30,t课件,呈连绵不断的带状或螺旋状,与刀具接触的底层光滑，背面呈毛绒在状,带状切屑,一般加工塑性材料（钢、铝）、采用大的前角，小的切削厚度，最高切削速度，会形成此类切屑。切削过程平稳，切削力变化小，工件表面光洁; 必须采取断屑措施,挤裂切屑,切屑背面呈较大的锯齿状，底面有不贯穿的裂纹,一般加工中等硬度钢材时，切削速度较低，切削深度和进给量较大时产生,31,t
8、课件,单元切屑,在节状切屑的整个剪切面上，切应力超过了材料的破裂强度时，整个单元被切离形成粒状切屑,在加工塑性较差的材料时，采用较小的前角或负前角的刀具并以极低的切削速度、大的切削深度和进给量进行切削时形成的,崩碎切屑,切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂而形成形状不规则的崩碎切屑,工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此类切削,32,t课件,(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变,(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量,增大前角,提高切削速度,减小进给量,有利于,使粒状切屑、节状切屑向带状切屑转化,使切削过程平稳,降低加工表面粗造度数值,33,t课件,作业,1谓何前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角？2何谓积屑瘤？它对切削加工有何影响？如何控制？,34,t课件,
