文档介绍：第七讲
主讲:熊晓萍
刀具的磨损和耐用度
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切削加工时,刀具一方面切下切屑,另一方面本身也要发生磨损或局部破损。
刀具磨损后,可明显地发现切削力加大,切削温度上升,切屑颜色改变,工艺系统产生振动,加工表面粗糙度值增大,加工精度降低。因此,刀具磨损到一定程度后,必须进行重廓或更换新刀。刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本,是切削加工中十分重要的问题之一。
刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。各种条件下刀具磨损有不同的特点。掌握这些特点,才能合理地选择刀具及切削条件,提高切削效率,保证加工质量。
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第一节切削力的计算和影响因素
在切削过程中,切削力直接影响切削热、刀具磨损与耐用度、加工精度和已加工表面质量。
在生产中,切削力又是计算切削功率,设计机床、刀具、夹具以及监控切削过程和刀具工作状态的重要依据。
研究切削力的规律,对于分析切削过程和生产实际都有重要意义。
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切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力。
刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率
切削力:金属切削时,刀具使加工材料变形成为切屑所需的力。
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切削合力:切削力的总和。
为便于测量和应用,可以将合力Fr分解成三个互相垂直的分力:
Fz——主切削力或切向力。它垂直于基面,切于切削表面并与切削速度v的方向一致。一般,Fz在分力中最大,是计算机床切削功率、选配机床电机、校核机床主轴、设计机床零件及计算刀具强度的主要依据。
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Fy——切深抗力,或称背向力、径向力、吃刀力。它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)垂直。Fy约为(~)Fz,它虽不作功,但能使工件变形或振动,对加工精度和己加工表面质量影响较大。是进行加工精度分析、计算工艺系统振动时所必须的参数。
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Fx——进给抗力,或称轴向力、走刀力。它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)相平行。Fx约为(~)Fz,是设计、校核机床进给机构,计算机床进给功率不可缺少的参数。
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消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm。
由于Fx小于Fz,Fx方向的运动速度又很小,因此Fx消耗的功率可略而不计。
因为Fy方向没有位移,不消耗动力,故切削功率为Fz和Fx所消耗功率之和:
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根据切削功率选择机床电机时,还要考虑机床的传动效率。机床电机功率PE应满足:
一般机床传动效率~。
单位切削力是指单位切削面积上的主切削力,用P表示:
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二、切削力的计算
切削力的大小计算有理论公式和实验公式。理论公式通常供定性分析用,一般使用实验公式计算切削力。
常用的实验公式分为两类:一类是用指数公式计算,另一类是按单位切削力进行计算。
在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。不同的加工方式和加工条件下,切削力计算的指数公式可在切削用量手册中查得。
若已知单位切削力p,即可求得单位切削功率ps。必须根据实际切削条件引入修正系数加以修正,有关修正系数可参见相关手册。
在实际应用工作中,切削力的计算可查阅有关手册。
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