金属切削的变形过程ppt课件.ppt

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1、第三章金属切削的变形过程3.1研究金属切削变形过程的意义和方法一、意义金属切削过程是指：通过切削运动，使刀具从工件上切下多余的金属层，形成切屑和已加工表面的过程。即被加工工件的切削层在刀具前面推挤下产生塑性变形，形成切屑而被切下来的过程。在这过程中产生一系列现象，如形成切屑、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等，它们产生的根本原因时切削过程中的弹性变形和塑性变形金属切削变形过程的研究是金属切削原理的基础理论研究。是适应生产发展的需要，有助于保证加工质量，提高生产率和降低成本。二、研究切削变形的实验方法侧面变形观察法高速摄影法快速落刀法SEM观察法光弹性、光塑性实验法其它方法，如：X射线衍射等

2、直角切削没有副刃参加切削，且λs=0°。图a）、b）、c）直角、斜角自由切削与非自由切削a）直角切削b）斜角切削c）不自由切削3.2金属切削层的变形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剪切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。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

3、离。OM平面是剪切平面图金属挤压与切削比较挤压与切削一、切屑的形成过程图切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角金属切削变形过程金属切削变形过程切削变形实验设备与录像装置金属在加工过程中会发生剪切和滑移，下图表示了金属的滑移线和流动轨迹，其中横向线是金属流动轨迹线，纵向线是金属的剪切滑移线。可划分为三个变形区二、变形区的划分金属切削过程中滑移线和流线示意图第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。图切削部位三个变形区ⅠⅢⅡ第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原

4、因。三个变形区第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。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。第Ⅰ变形区：从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到OM线（终滑移线）金属晶粒剪切滑移基本结束，AOM区域叫第一变形区。是切屑变形的基本区，其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.02～0.2㎜。第Ⅱ变形区：刀屑接触区切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，使靠近前刀面的晶粒进一步剪切滑移。特征是晶粒剪切滑移剧烈呈纤维化，纤维化方向平行前刀面，有时

5、有滞流层。切屑与前刀面的压力很大，高达2～3GPa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。粘结现象时的摩擦状况第Ⅲ变形区：刀工接触区。已加工表面受到刀具刃口钝圆和后刀面挤压和摩擦，晶粒进一步剪切滑移。有时也呈纤维化，其方向平行已加工表面，也产生加工硬化和回弹现象。三个变形区汇集在切削刃附近，应力集中而又复杂。三个变形区内的变形又相互影响。刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，

6、BC，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响。设切削层中某点P向切削刃逼近，到1点时切应力达到材料剪切屈服强度s（=s），1点向前移动的同时，也沿剪切方向滑移，其合成运动轨迹从1点运动到2点而不是2点，22是滑移距离P点继续逼近刀刃，由于硬化现象，剪应力增大，因此P点经过1—2—3—4，到达4点时剪切滑移结束，沿平行前刀面方向流出成为切屑。三、第一变形区内金属的剪切变形位置P12（3）44以后应力状态<s=s>s>s无剪应力流动方向切削速度v合成运动合成运动合成运动前刀面区域切削层金属第一变形区切屑金属切削

7、的形成过程.swf金属在第一变形区滑移过程切削层金属是在AOM区内通过剪应力产生滑移变成切屑(Chip)的。AOM区叫做第一变形区。OA线叫始滑移线，OM线叫终滑移线。其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。晶粒滑移：切削层金属的变形，从晶体结构看，就是沿晶格中晶面的滑移。在一般速度范围内，第一变形区宽度仅0.20.02mm，所以可看成一个面—即剪切面。剪切面与切削速度之夹角叫剪切角，以表示。刀具切屑晶