金属切削过程课件.ppt

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1、机械制造技术基础机械制造技术基础第二章金属切削过程通过刀具把被切金属层变为切屑的过程，其实质是一种挤压、剪切变形过程。塑性金属的切削过程一般要经过弹性变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段第二章金属切削过程第一节金属切削过程概述一、金属切削过程的实质（塑性材料）切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移切削：与偏挤压情况类似。

2、弹性变形→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。金属挤压与切削比较挤压与切削第一变形区（剪切、滑移）第二变形区（挤压和摩擦）第三变形区（挤压和摩擦）二、切削变形区切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角金属切削过程的变形ⅠⅢⅡ1.第一变形区（剪切、滑移）塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了，之间形成AOM塑性变形区，由于塑性变形的主要特点是晶格间的剪切滑移，所以AOM叫剪切区，也称为第一变形区（Ⅰ）。第一变形区金属的滑移切屑沿刀具前面排出时会进一步受到前刀面的阻碍，在刀具和

3、切屑界面之间存在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前刀面处的金属发生“纤维化”的二次变形。这部分区域称为第二变形区（Ⅱ）。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。2.第二变形区（挤压和摩擦）在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。由于刀具刃口不可能绝对锋利,钝圆半径的存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形，从而影响已加工表面质量。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。3.第三变形区已加工表面的形成过程1.剪切角φ三、切削变形程度的表示方法剪

4、切角φ↑→剪切面积↓→变形程度↓→切削力↓剪切面与切削速度(主运动)方向之间的夹角称为剪切角，用φ表示图2-2剪切角与切削变形2.切削厚度压缩比（变形系数>1）图2-3切屑厚度压缩比说明：1、同一工件材料，若切削条件不同，则切削厚度压缩比不同；2、不同工件材料，即使切削条件相同，切削厚度压缩比不同；3、用切削厚度压缩比反映切削变形比较简单、直观，但很粗略,只在一定条件下反映切削变形。前角=0-30，Ah>1.5切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。LchhDhchLD四、切屑类型形成条件影响名称简图形态变形带状，底面光滑，背面呈毛茸状节

5、状，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状粒状不规则块状颗粒剪切滑移尚未达到断裂程度局部剪切应力达到断裂强度剪切应力完全达到断裂强度未经塑性变形即被挤裂加工塑性材料，切削速度较高，进给量较小，刀具前角较大加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小工件材料硬度较高，韧性较低，切削速度较低加工硬脆材料，刀具前角较小切削过程平稳，表面粗糙度小，妨碍切削工作，应设法断屑切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳切削力波动大，有冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑切屑类型及形成条件切屑控制为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使

6、切屑卷曲和折断。切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果切屑的卷曲断屑的产生断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置）五、积屑瘤积屑瘤现象：刀尖上急剧塑性变形而被强化的硬度很高的的附着物－－生产中又称为刀瘤切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的“滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤.切屑底层金属与前刀面的粘结和加工硬化。五、积屑瘤1

7、.积屑瘤产生的原因积屑瘤的形成条件必要条件加工塑性金属材料中速切削不使用切削液时容易产生5m/min60m/min积屑瘤改变刀具切削条件刀尖被包裹起来前角增大切削深度变化工件上的已加工表面变粗糙积屑瘤是否有害呢？对工件的影响加工表面的粗糙度增加（变差）鳞刺可能就是因积屑瘤破裂形成的切深变化－工件尺寸精度下降对刀具的影响刀尖没有参与切削－保护刀尖刀具实际前角增大－切削更轻快粗加工与精加工粗加工可以利用积屑瘤粗加工精度不是主要问题增大前角保护刀尖精加工一定要回避积屑瘤保证