材料切削机理课件演讲人：日期:
CATALOGUE目录02切削力与能量分布01切削加工基础理论03切削热效应与温度场04刀具磨损与失效机制05加工表面质量研究06先进切削技术应用
切削加工基础理论01
ABCD切削运动指刀具与工件之间相对运动，从而实现材料去除的过程。切削过程基本定义切削力切削过程中产生的力，包括主切削力、进给力和背向力等。切削参数包括切削速度、进给量、切削深度等，影响切削效果和刀具寿命。切削热切削过程中产生的热量，主要来源于材料塑性变形和摩擦。
切削利用刀具的锐利刃口，将多余材料切除形成切屑的过程。材料去除分类方法01磨削利用磨料颗粒的切削作用，从工件表面去除细小材料的过程。02特种加工如电火花加工、激光加工等，通过非机械能去除材料的方法。03凿削、铣削、钻削等根据加工方式和刀具形状的不同，材料去除的分类方法也有所不同。04
切屑形成机理分析切屑的形成过程材料在刀具作用下发生弹性变形、塑性变形，最终断裂形成切屑。切屑的形状与类型根据切削条件和材料性质，切屑可呈带状、节状、崩碎状等。切屑的卷曲与折断切屑在形成过程中会卷曲，当卷曲半径过小或遇到障碍时可能折断。切屑的排除与控制合理的排屑方式有助于提高加工效率和保护刀具。
切削力与能量分布02
切削力来源切削力分类切削力测量切削力影响因素材料切削过程中，刀具对材料的切削、摩擦和挤压等作用产生的力。主切削力、进给力和背向力，分别对应刀具在切削过程中的主要运动方向。使用测力仪或传感器等设备，测量切削过程中各方向上的切削力大小。切削参数、刀具几何参数、材料性能等。切削力组成与测量
切削参数切削速度、进给量、背吃刀量等，对切削力的大小和分布有直接影响。刀具几何参数前角、后角、刃倾角等，影响刀具与材料的接触部位和切削方向。材料性能硬度、韧性、塑性等，影响切削过程中的变形和摩擦情况。切削液降低切削温度，减少摩擦，改善切削力的传递和分布态切削力影响因素
切削能切削过程中产生的总能量，包括切削变形能、摩擦能和动能等。能量转换与传递切削能如何转化为热能、声能、光能等其他形式的能量，并传递到刀具、工件和切削液中。能量分配比例切削能中各部分能量的比例，如切削变形能占比、摩擦能占比等。能量模型应用通过建立能量分配数学模型，预测切削过程中的能量消耗和分布，优化切削参数和刀具设计，提高加工效率和质量。能量分配数学模型
切削热效应与温度场03
切削热的传导切削热主要通过切屑、工件和刀具进行传导，其中切屑带走的热量最多，工件次之，刀具最少。切削热的划分根据切削热的产生和传导特点，可将切削区划分为三个发热区，即剪切区、摩擦区和刀具区。切削热的来源切削过程中，切削层金属的弹塑性变形、切屑与前刀面的摩擦、切屑与后刀面的摩擦等都会产生切削热。热源产生机理
切削温度的影响因素切削温度主要受切削用量、刀具几何参数、工件材料、切削液等因素的影响。切削温度的最高点通常出现在切屑与刀具接触的前刀面处，是切削温度的最高点。切削温度的分布规律切削温度沿切削刃从切削区向刀具和工件内部逐渐降低，形成一定的温度梯度。温度分布特征
切削液的选用切削液可以有效降低切削温度，减少切削热对工件和刀具的热变形影响。刀具几何参数的优化通过优化刀具的几何参数，如前角、后角、刃倾角等，可以改善切削条件，降低切削温度。切削用量的调整合理选择切削用量，如切削速度、进给量、背吃刀量等，可以减小切削热的产生和传导，从而控制热变形。刀具材料的选择选择高热导率、低膨胀系数的刀具材料，以减少刀具的热变形。热变形控制策刀具磨损与失效机制04
磨损类型刀具磨损主要包括机械磨损、化学磨损和热磨损等。表征参数磨损量、磨损形态、磨损分布、磨损极限等。磨损类型与表征参数
磨损过程动态监测对监测信号进行处理和分析，提取特征值，预测刀具磨损趋势。信号处理采用传感器实时监测刀具磨损状态，如振动、声发射、温度等。监测方法高精度传感器、数据采集系统、信号处理和分析软件等。监测设备
根据切削条件选择合适的切削速度、进给量和切削深度等参数。优化切削参数刀具寿命优化方法选择具有高硬度、高耐磨性、高耐热性和高韧性的刀具材料。刀具材料选择合理设计刀具结构，降低切削力、切削温度和磨损。刀具结构优化在刀具表面涂覆一层硬质薄膜，提高刀具的耐磨性和耐热性。涂层技术
加工表面质量研究05角、后角、刃口半径等几何参数影响切削过程中的挤压与摩擦，从而影响表面粗糙度。表面粗糙度形成机理刀具几何参数的作用切削过程中的振动和积屑瘤的产生也会导致表面粗糙度的增加。振动与积屑瘤工件材料的硬度、塑性、韧性等物理特性对表面粗糙度的形成有重要影响。工件材料特性切削速度、进给量、切削深度等参数对表面粗糙度有直接影响。切削参数的影响
机械应力热应力相变应力残