第二章 金属切削过程及其物理现象ppt课件.ppt

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1、第二章金属切削过程物理现象本章主要内容：刀具的结构、材料切削过程的基本现象切削用量的选择第一节切削变形与切屑的形成金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，产生许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。第一节切削变形与切屑的形成一.切削过程及切屑种类1.切屑形成过程：对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形。在OA面上，应力达到材料的屈服强度，则发生塑性变形，

2、产生滑移现象。第一节切削变形与切屑的形成随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在终滑移面OE上，应力和变形达到最大值。越过OE面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑。第一节切削变形与切屑的形成三个变形区：(1)第一变形区I：从OA线到OE线内的区域，伴随沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化。(2)第二变形区II：切屑与前刀面磨擦的区域，切屑底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减缓，切屑弯曲，切削与刀具接触温度升高。(3)第三变形区III：工件已加工表面与后刀面接触的区域，存在纤维

3、化与加工硬化，变形较密集。第一节切削变形与切屑的形成2.切屑的类型及切屑控制(图a∽c为切削塑性材料，图d为切削脆性材料)切削类型切削条件特征a)带状切屑切削厚度较小,切削速度较高,刀具前角较大内表面光滑,外表面毛茸b)挤裂切屑切削速度较低,切削厚度较大,刀具前角较小内表面有裂纹,外表面呈锯齿形c)单元切屑相比b)进一步减小刀具前角，减低切削速度整个单元被切离d)崩碎切屑加工硬脆材料时切削厚度较大时产生形状是不规则的,表面是凸凹不平的第一节切削变形与切屑的形成切屑控制：“不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影响主要有拉伤工件的已加工表面；

4、划伤机床；造成刀具的早期破损；影响操作者的安全。切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。第一节切削变形与切屑的形成“可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。切削控制的措施：在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。第一节切削变形与切屑的形成断屑槽的基本形式：L：切屑在前刀面上的接触长度R：卷屑槽半径第一节切削变形与切屑的形成3.积屑瘤现象在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状

5、的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。（积屑瘤的形成过程：）积屑瘤的形成过程1.切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。2.当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。3.如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。4.这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。第一节切削变形与切屑的形成切

6、屑瘤对切削过程的影响：1)实际前角增大2)增大切削厚度，可能引起振动3)是加工表面粗糙度增大4)对刀具寿命有影响第一节切削变形与切屑的形成积屑瘤产生原因分析：积屑瘤的产生以及它的积聚高度与金属材料的硬化性质有关，也与刃前区的温度和压力分布有关。一般说来，塑性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生积屑瘤；温度与压力太低，不会产生积屑瘤；反之，温度太高，产生弱化作用，也不会产生积屑瘤。走刀量保持一定时，积屑瘤高度与切削速度有密切关系。第一节切削变形与切屑的形成通过分析积屑瘤产生原因可以得出防止积屑瘤的主要方法：1)降低切削速度，使温度较低，粘结现象

7、不易发生；2)采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度；3)采用润滑性能好的切削液，减小摩擦；4)增大刀具前角，以减小切屑于前刀面接触区的压力；5)适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。第二节切削力和切削功率一、切削力的来源与分解（1）总切削力的分解1）切削力Fc (Fz)2）背向力Fp(Fy)3）进给力Ff (Fx)一、切削力的来源与分解（1）总切削力的分解二、切削的经验公式2.切削力的经验公式切削力二、切削的经验公式切削力背向力进给力三、切削功率的计算（2）切削功率单位：kwFc——切削力，单位：N；vc——切削速度，单位：

8、m/s。三、切削功率的计算（2）切削功率单位：kw——机床传动效率，一般，取= 0.75～0.85。四、影响切削力的因素总切削力的来源有两个方面：一是克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗