金属切削过程的基本规律(I)

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1、第2章　金属切削过程的基本规律2.1　金属切削过程2.2切削力与切削功率2.3　切削热和切削温度2.4　刀具的磨损与刀具使用寿命2.5　切削条件的合理选择2.6　工件材料的切削加工性2.1　金属切削过程2.1.1　切屑的形成过程及变形区的划分2.1.2　变形系数2.1.3　切屑的类型2.1.4　积屑瘤2.1.1　切屑的形成过程及变形区的划分图2-1　第一变形区金属的滑移变形的主要特征：剪切滑移变形加工硬化2.1.1　切屑的形成过程及变形区的划分图2-3　加工表面的形成和变形切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和

2、摩擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。2.1.2　变形系数在切削过程中，被切金属层在刀具的推挤下被压缩，因此，切屑厚度通常要大于切削层的厚度，而切屑长度却小于切削长度，如图2-2所示图2-2　三个变形区、剪切角2.1.3　切屑的类型(1)带状切屑带状切屑连续不断呈带状，内表面光滑，外表面呈毛茸状。(2)节状切屑节状切屑的外表面呈锯齿状并带有裂纹，但底部仍然相连。(3)单元切屑切削塑性材料时，切削层金属在塑性变形过程中，剪切面上产生的切应力超过材料的强度极限，切屑沿剪切面完全断开，形成形状类似而又互相分离

3、的屑块。(4)崩碎切屑切削脆性材料时，由于材料的塑性小，抗拉强度低，切削层金属在产生弹性变形后，几乎不产生塑性变形而突然崩裂，形成形状极不规则的碎块。图2-4　切屑类型a)带状切屑　b)节状切屑　c)单元切屑　d)崩碎切屑2.1.4　积屑瘤1.积屑瘤的产生2.积屑瘤对切削过程的影响3.控制积屑瘤产生的措施1.积屑瘤的产生切削塑性金属材料时，由于前刀面与切屑底层之间的挤压与摩擦作用，使靠近前刀面的切屑底层流动速度减慢，产生一层很薄的滞流层，使切屑的上层金属与滞流层之间产生相对滑移。上、下层之间的滑移阻力，称之为内摩擦

4、力。图2-5　积屑瘤2.积屑瘤对切削过程的影响图2-6　积屑瘤、切屑及加工表面硬度积屑瘤的作用和影响：1）保护刀具：积屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分前刀面。能代替切削刃和前刀面进行切削，从而减少了刀具磨损，起到保护刀具的作用。2）增大前角：积屑瘤具有30°左右的前角，因而减少了切削变形，降低了切削力。3）增大切削厚度：积屑瘤前端伸出于切削刃之外，使切削厚度增加了△hD值是变化的，因而影响了工件的尺寸精度。4）增大已加工表面粗糙度：积屑瘤高度的周期性变化，使切削厚度不断变化，以及由此而引起振动，积屑瘤粘附在切削刃

5、上很不规则，导致在已加工表面上刻划出深浅和宽窄不同的沟纹；脱落的积屑瘤碎片留在已加工表面上。3.控制积屑瘤产生的措施(1)避开容易产生积屑瘤的切削速度范围当工件材料一定时，切削速度是影响积屑瘤的主要因素。(2)降低材料塑性工件材料塑性越大，刀具与切屑之间的平均摩擦因数增加，越容易生成积屑瘤。(3)合理使用切削液使用切削液可降低切削温度，减少摩擦，因此，可抑制积屑瘤的产生。(4)增大刀具前角、提高刀具刃磨质量刀具前角的增大，可以减少切屑变形和切削力，降低切削温度，因此，增大前角能抑制积屑瘤的产生。2.2　切削力与切削

6、功率2.2.1　切削力的来源、合力及其分力2.2.2　切削功率2.2.3　单位切削力2.2.4　切削力测量与经验公式2.2.5　影响切削力的因素2.2.6　切削力计算例题2.2.1　切削力的来源、合力及其分力(1)主切削力Fc切削合力在主运动方向上的分力，又称切向力。(2)背向力Fp切削合力在垂直于工作平面上的分力，又称径向力。(3)进给力Ff切削合力在进给方向上的分力，又称轴向力。图2-8　作用在刀具上的力图2-7　切削速度对积屑瘤的影响图2-9　车削合力及分力2.2.2　切削功率切削功率应是各切削分力功率之和。

7、由于Fp方向的运动速度为零，所以不做功。Ff消耗的功率所占比例很小，约为总功率的1%～5%，通常忽略不计。故切削功率Pc2.2.3　单位切削力单位切削力是指单位面积上的主切削力，用kc(N/mm2)表示为kc=Fc/AD(2-8)切削力背向力进给力切削时消耗的功率2.2.4　切削力测量与经验公式1.切削力的经验公式表2-1　主切削力经验公式中的系数、指数值(车外圆)1.测定机床功率，计算切削力用功率表测出机床电动机在切削过程中所消耗的功率PE后，计算出切削功率Pc。2.用测力仪测量切削力测力仪的测量原理是利用

8、切削力作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换处理后，读出Fc、Ff和Fp的值。2.测力仪原理图2-10　电阻应变片图2-11　在弹性元件上电阻应变片组成的电桥2.2.5　影响切削力的因素1.工件材料的影响2.切削用量的影响3.刀具几何参数的影响4.刀具磨损的影响5.切削液的影响6.刀具材料的影响1.工件材料的影响工件材料的