二、总切削力的分解
将总切削力Fr分解为三个互相垂直的分力: 1.主切削力Fc(切向力)
总切削力在主运动方向上的投影。消耗动力最多,占机床总功率的95%~99%。 2.走刀抗力Ff (轴向力/进给力)
总切削力在进给方向上的投影。它一般只消耗总功率的1%~5%。 3.吃刀抗力Fp (径向力/背向力 )
总切削力在吃刀方向上的投影。因为这个方向上运动速度为零,所以不做功。但它一般作用在工件刚度较弱的方向上,容易使工件变形,引起振动,影响加工精度。
各切削力的关系: Fr?
2Fz2?Fy2?Fx2?Fz2?FxyFy?Fxy?cos?r; Fx?Fxy?sin?r三、影响总切削力的因素
在切削过程中,凡对切削过程中的变形和摩擦有影响的因素,都将对总切削
力产生影响,其中主要是工件材料的力学性能、刀具的几何角度、切削用量和切削液等因素。
1.工件材料
工件材料的强度、硬度越高,切削时变形抗力越大,总切削力也越大。如
果材料的强度、硬度大致相同,而塑形、韧性较大的材料,其总切削力也较大。
2.刀具角度
刀具角度中,对总切削力影响较大的是前角(ro)和主偏角(kr)。前角适当增大,能减少切削变形,排屑也较顺利,使总切削力减小。
3.切削用量
切削用量中的进给量和背吃刀量越大,切削面积也越大,切屑又宽又厚,切削力亦随之增大。切削速度对总切削力的影响不大。
4.切削液
合理使用切削液可以减小材料的变形抗力和摩擦阻力,使总切削力减小。
课后作业:
2-10、2-11
教学课程:切削热 教学目的:
1.掌握切削热的产生 2.理解切削热的传散 3.了解切削温度 教学重点: 1.切削热的产生 2.切削热的传散 教学难点:
切削热的传散 教学过程: 复习提问:
1.总切削力的来源? 2.总切削力的分解? 3.影响总切削力的因素? 新课讲授:
切削热是指在切削过程中,由变形抗力和摩擦阻力所消耗的能量而转变成的热量。
一、切削热的产生
第一变形区内被切削金属层的弹、塑性变形所消耗的功转变成的热; 第二变形区内切削底层与刀具前刀面摩擦所产生的的热; 第三变形区内刀具后刀面与工件已加工表面摩擦所产生的热。 图3-19 切削热的来源与传导
刀具 切屑 塑性材料:主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。 脆性材料:主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。 二、切削热的传散
在一般干切削的情况下,大部分的切削热由切屑传散出去,其次由工件和刀具传散,而周围介质传散出去的热量很少。但各种传散热量的比例,随工件材料、刀具材料、切削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。
切削热传散给切屑和周围介质,对切削加工没有影响,且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分,使刀具磨损加快,缩短刀具的使用寿命;切削热传散给工件,影响工件的加工精度和表面质量。
为了减小切削热对工件加工质量的不良影响,可采取的两方面工艺措施:一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力,降低功率消耗和减少切削热;二是要加速切削热的传散,以降低切削温度。
三、切削温度 1.切削温度的概念
切削温度是指刀具表面与切屑及工件接触处的平均温度。切削温度的高低,取决于产生热量的多少和传散热量的快慢。
由于切削热分布不均匀,所以切削区各个部位的实际温度也不相同。切削塑性金属时,刀具前面靠近刀尖和主切削刃处温度最高;切削脆性金属时,靠近刀尖的后面上温度最高。
切削温度可以测量得到,实际生产中可以凭经验目测切屑颜色来判断。如:银白色切屑温度最低,约为200℃;深蓝色切屑温度为600℃左右。切屑颜色越深,切削温度就越高。
2.影响切削温度的因素
影响切削温度的主要因素有工件材料、切削用量、刀具角度及切削液等。 (1)工件材料
在工件材料的各种物理及力学性能中,对切削温度影响最大的是强度、硬度和导热系数。 (2)切削用量
在切削用量三要素中,切削速度对切削温度的影响最大,其次是进给量,背吃刀量影响最小。 (3)刀具角度
在刀具几何角度中,前角和主偏角对切削温度的影响较大。适当增大前角,切削层金属变形减小,可降低切削温度;减小主偏角,切削时主切削刃工作长度增加,改善散热条件,也可降低切削温度。 (4)切削液
在切削过程中,合理选用并正确加注切削液可改善刀具和工件的润滑条件及散热条件,并能带走一部分热量,可以有效地降低切削温度。 课后作业: 2-12、2-13