第2章金属切削过程的基本规律ppt课件.ppt

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1、第二章金属切削的基本规律及其应用主要内容一、切削变形与切屑形成二、切削力三、切削热与切削温度四、刀具磨损与刀具寿命金属切削过程: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。在这一过程中产生了一系列的现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。本章主要研究诸现象的成因、作用和变化规律。掌握这些规律，对于合理使用与设计刀具、夹具和机床，保证切削加工质量，减少能量消耗，提高生产率和促进生产技术发展等方面起着重要的作用。金属切削过程2.1切削过程的基本规律2.1.1切削变形金属切削过程与金属受压缩（拉伸）过程比较：如下图（a）所示,塑性金

2、属受压缩时,随着外力的增加,金属先后产生弹性变形、塑性变形,并使金属晶格产生滑移,而后断裂；如下图（b）所示,以直角自由切削为例,如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影响,金属切削过程如同压缩过程,切削层受刀具挤压后也产生塑性变形。切削变形金属的压缩与切削（a）压缩（b）切削（c）三个变形区切屑形成过程（a）质点滑移过程flash（b）切屑形成模型切削变形与切屑形成一、切削变形区以塑性材料的切屑形成为例，金属切削区可大致划分为：三个变形区：第一变形区第二变形区第三变形区刀具后刀面摩擦区变形区第一变形区第三变形区第二变形区（一）第一变形区OA—始滑移线OM—终滑移线变形的主要特征：剪切滑移变

3、形加工硬化一般速度范围内一区宽度为0.02～.2mm，速度越高，宽度越小，可看作一个剪切平面或称滑移面（剪切滑移区）（二）第二变形区（三）第三变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。（挤压摩擦区）已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化和加工硬化。刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被切削层在此与工件本体材料分离（挤压摩擦回弹区）从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：带状切屑节状切屑粒状切屑崩碎切屑切塑性材料：带状切屑节状切屑粒状切屑切削平稳，力波动小滑移量较大，局部切削

4、不平稳，力波动大加工面光洁，断屑难剪应力达断裂强度加工表面粗糙少见↑γ0↑v↓ap↓γ0↓v↑ap↓γ0↓v↑ap↑γ0↑v↓ap切脆性材料：不平稳,表面粗糙应↑γ0↑v↓ac二、切屑类型(1)剪切角在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。剪切角可采用快速落刀实验获得切屑根部照片再测量得到。o三、变形程度的表示方法(2)变形系数（克赛）切削厚度与切削层厚度之比由实验和生产可知，切屑厚度ach大于切削层厚度ac，切屑长度lch小于切削层长度lc。变形系数l切削层长度与切屑长度之比l=lc/lcha=ach/ac忽略切屑宽度的变化，有a=l=

5、变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易求得，生产中常用。(3)剪应变按剪应变即相对滑移关系有等于滑移距离Δs与单元厚度Δy之比=s/y，而s=NP，y=MK故=NP/MK=(NK+KP)/MK=cot+tan(-0)变形系数、剪切角和剪应变的关系以上是按纯剪切观点提出的，而切削过程是复杂的，既有剪切又有挤压和摩擦的作用。显然以上理论有局限性。如=1时，ach=ac，似乎切屑没有变形，但事实上切屑有相对滑移存在。四、前刀面上摩擦特点滞流层：接近前刀面的切屑底层晶粒拉长，形成与前刀面平行的纤维层，流速很慢，变形程度非常剧烈。刀-屑接触区可分两部分：粘接区lf

6、1:剪切滑移，内摩擦滑动区lf2:滑动摩擦，外摩擦一般内摩擦力约占总摩擦力的85%在速度不高切削塑性金属形成带状切屑的情况下，滞流层金属粘接在前刀面上，形成硬度很高的鼻形楔形硬块，称为积屑瘤。积屑瘤对切削过程的影响：1.代替刀具切削，保护刀具2.增大前角，减小变形和力3.产生过切及犁沟，↓精度4.增大已加工表面粗糙度积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：降低工材塑性；合理选切削速度；增大前角；减小进给量；采用润滑液等五、积屑瘤六、已加工表面变形与加工硬化刀刃钝圆半径rn后刀面磨损带VB弹性恢复区CD变形特征：挤压、摩擦与回弹金属进入第一变形区时，晶粒因压缩而变长，因剪切滑移而倾斜。金属层

7、接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的纤维层，最后在O点断裂。已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。七、影响切削变形的主要因素1工件材料通过试验，可以发现工件材料强度和切屑变形有密切的关系。从图可以看出，随着工件材料强度的增大，切屑的变形越来越小。2刀具几何参数刀具前角γO增大时，沿刀面流出的金属切削层将比较平缓的流