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金属切削原理(切削力,切削温度,刀具磨损和刀具寿命之间有什么关系)

时间:2024-07-23 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 金属切削类电动工具

达到刀具寿命后,应将刀具重磨、转位或废弃。刀具在废弃前的各次刀具寿命之和称为刀具总寿命。生产中常根据加工条件按最低生产成本或最高生产率的原则,来确定刀具寿命和拟定工时定额。切削液也称冷却润滑液,用于减少切削过程中的摩擦和降低切削温度,以提高刀具寿命、加工质量和生产效率。

金属切削原理的切削原理

切削时刀具的前面和后面上都承受法向力和摩擦力,这些力组成合力F,在外圆车削时,一般将这个切削合力F分解成三个互相垂直的分力(图3):切向力Fv──它在切削速度方向上垂直于刀具基面,常称主切削力;径向力Fp──在平行于基面的平面内,与进给方向垂直,又称推力;轴向力Ff──在平行于基面的平面内,与进给方向平行,又称进给力。一般情况下,Fv最大,Fp和Ff较小,由于刀具的几何参数、刃磨质量和磨损情况的不同和切削条件的改变,Fp、Ff对Fv的比值在很大的范围内变化。  切削过程中实际切削力的大小,可以利用测力仪测出。测力仪的种类很多,较常用的是电阻丝式和压电晶体式测力仪。测力仪经过标定以后就可测出切削过程中各个分力的大小。
车削时的切削功率主要为主切削力Fv所消耗,可用下式计算
 式中Fv为主切削力(牛);v为切削速度(米/分)。 刀具由开始切削达到刀具寿命判据以前所经过的切削时间叫做刀具寿命(曾称刀具耐用度),刀具寿命判据一般采用刀具磨损量的某个预定值,也可以把某一现象的出现作为判据,如振动激化、加工表面粗糙度恶化,断屑不良和崩刃等。达到刀具寿命后,应将刀具重磨、转位或废弃。刀具在废弃前的各次刀具寿命之和称为刀具总寿命。泰勒提出的刀具寿命和切削速度之间相互制约的经验公式为
vTn=c
式中T为刀具寿命(分);v为切削速度(米/分);n和c为常数(与切削条件有关)。
生产中常根据加工条件按最低生产成本或最高生产率的原则,来确定刀具寿命和拟定工时定额。 指控制切屑的形状和长短。通过控制切屑的卷曲半径和排出方向,使切屑碰撞到工件或刀具上,而使切屑的卷曲半径被迫加大,促使切屑中的应力也逐渐增加,直至折断。切屑的卷曲半径可以通过改变切屑的厚度、在刀具前面上磨制卷屑槽或断屑台来控制,其排出方向则主要靠选择合理的主偏角和刃倾角来控制。现代人们已能用两位或三位数字编码的方式来表示各种切屑的形状,通常认为短弧形切屑是合理的断屑形状。
切削液  也称冷却润滑液,用于减少切削过程中的摩擦和降低切削温度,以提高刀具寿命、加工质量和生产效率。常用的切削液有切削油、乳化液和化学切削液3类。

金属切削原理的相关应用

在设计和使用机床和刀具时,需要应用切削原理中有关切削力、切削温度和刀具切削性能方面的数据。例如,在确定机床主轴的最大扭矩和刚性等基本参数时,要应用切削力的数据;在发展高切削性能的新材料时,需掌握刀具磨损和破损的规律;在切削加工中分析热变形对加工精度的影响时,要研究切削温度及其分布;在自动生产线和数字控制机床上,为了使机床能正常地稳定工作,甚至实现无人化操作,更要应用有关切屑形成及其控制方面的研究成果,并在加工中实现刀具磨损的自动补偿和刀具破损的自动报警。为此,各国研制了品种繁多的在线检测刀具磨损和破损的传感器,其中大多数是利用切削力或扭矩、切削温度、刀具磨损作为传感信号。此外,为了充分利用机床,提高加工经济性和发展计算机辅助制造(CAM),常需要应用切削条件、刀具几何形状和刀具寿命等的优化数据。因此,金属切削原理这门学科在生产中的应用日益广泛,各国都通过切削试验或现场采集积累了大量的切削数据,并用数学模型来表述刀具寿命、切削力、功率和加工表面粗糙度等同切削条件之间的关系,然后存入计算机,建立金属切削数据库或编制成切削数据手册,供用户查用。 第1章 基本概念
1.1 概述
1.2 切削运动、加工表面和切削用量三要素
1.2.1 切削运动和工件上的加工表面
1.2.2 主运动、进给运动与合成切削运动
1.2.3 切削用量三要素
1.3 刀具几何角度及其选择
1.3.1 车刀切削部分的组成
1.3.2 车刀切削部分的标注角度
1.4 刀具工作角度
1.5 切削层参数
1.6 切削方式
习题
第2章 刀具材料
2.1 刀具材料应具备的性能
2.2 高速钢
2.2.1 普通高速钢
2.2.2 高性能高速钢
2.2.3 粉末冶金高速钢
2.2.4 涂层高速钢
2.3硬质合金
2.3.1 硬质合金的种类和性能
2.3.2 硬质合金的选用
2.3.3 其他新型硬质合金
2.4 高硬刀具材料
2.4.1 陶瓷
2.4.2 金刚石
2.4.3 立方氮化硼
习题
第3章 金属切削过程
第4章 切削力
第5章 切削热与切削温度
第6章 刀具磨损和使用寿命
第7章 工件材料的切削加工性
第8章 已加工表面质量
第9章 刀具合理几何角度和切削用量的选择
第10章 磨削
第11章 成形车刀
第12章 铣削与铣刀
第13章 孔加工刀具
第14章 拉刀
第15章 齿轮刀具
第16章 螺纹刀具简介

切削力,切削温度,刀具磨损和刀具寿命之间有什么关系

由于切削过程中存在切削变形(详情查看金属切削原理中对三个变形区的描述),而产生了切削力,切削力做功(Q=FV)消耗的大部分转华为切削热,切削热根据切削区域散热状况(主要是热传导率和比热容两个参数)决定了切削温度的高低,如切削不锈钢、高温合金等切削温度就会高很多,切削灰铸铁温度就会低一些.
而影响刀具磨损速度最关键的因素就是切削温度,切削温度越高,磨损速度越快,每一种刀具材料都有自己适应的切削温度范围,例如常规涂层硬质合金刀具能承受最高温度在800到900的样子,CBN可以承受到1300的样子.如果切削热量大,刀具的磨损速度必然会加快.当然磨损是很复杂的,牵涉的因素很多.

影响刀具寿命的因素有机械作用引起的磨损——刀具和加工工件发生相对运动产生的摩擦。由于元素扩散引起的磨损——在高速切削时,碳元素会从含碳量高的材料向含碳量低的材料扩散。强烈冲击作用引起的磨损——在断续切削时,由于强烈的冲击作用或在频繁的加热与急剧的冷却而产生的脆性破坏。切削区存在的热电流引起的磨损——在切削热的作用下,刀具与切屑、刀具与工件接触区产生很高的温度,由于刀具与工件的材料的不同,便构成热电偶而产生热电动势,从而产生热电流。在热电流的作用下,碳的离子发生迁移,会导致刀具材料组织变弱,使刀具的磨损加剧。以及切削用量三要素中的切削速度、进给量、切削深度。其中切削速度影响最大。

金属切削原理与刀具的目录

第一章 金属切削加工的基本定义
第一节 切削运动和工件表面
第二节 刀具切削部分的几何角度
第三节 切削要素
第二章 刀具材料
第一节 刀具材料应具备的性能
第二节 常见刀具材料
第三节 其他刀具材料
第三章 金属切削过程及其基本规律
第一节 切削变形
第二节 切削力
第三节 切削温度
第四节 刀具磨损
第四章 金属切削基本理论的应用
第一节 切屑控制
第二节 改善工件材料的切削加工性
第三节 切削液及其选用
第四节 已加工表面的质量
第五节 刀具几何参数的合理选择
第六节 切削用量的合理选择
第五章 车刀
第一节 车刀的分类
第二节 焊接车刀
第三节 可转位(刀片)车刀
第四节 成形车刀
第六章 钻削与孔加工刀具
第一节 孔加工刀具分类
第二节 深孔钻
第三节 钻削与麻花钻
第四节 铰刀
第五节 镗刀
第六节 孔加工复合刀具
第七章 铣削与铣刀
第一节 铣刀的分类及铣削
第二节 硬质合金面铣刀
第三节 尖齿铣刀
第四节 成形铣刀
第八章 其他刀具
第一节 拉刀
第二节 齿轮刀具
第三节 螺纹刀具
第四节 自动线和数控机床刀具
附录 本书采用的名词、术语和符号

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