金属切削加工与刀具-金属切削的基本理论ppt课件.ppt

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1、金属切削加工与刀具金属切削的基本理论本章主要内容切削变形：切削变形区、切屑种类、积屑瘤、已加工表面层质量、表面粗糙度切削力：切削力来源与分解、切削力及切削功率计算、主要影响因素切削温度：切削热产生与传散、切削温度及其影响因素刀具磨损：刀具磨损形式、磨损原因、磨损过程、磨损标准、刀具寿命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一、切削变形区的特点金属切削过程中滑移线和流线示意图3.1切削变形第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

2、的塑性变形主要集中于此区域。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

3、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。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

4、的变形又相互影响。意义：金属切削过程是被切金属层在刀刃切削和前刀面的挤压作用下，经过挤压和滑移变成切屑(Chip)的过程。切屑从形态、尺寸、颜色以至硬度都反映了被加工材料和切削条件对滑移的影响。研究切屑的形态不仅在生产实践上具有重要意义（切屑处理），而且在理论上也有重要意义。切屑变形规律是切削过程中诸如切削力、切削热和切削温度、刀具磨损等规律的重要理论基础。二、切屑类型带状挤裂单元崩碎由于不同工件材料和切削条件，切屑形态不同，常见的切屑有四种类型。前三种为切削塑性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。切屑种类1、带状切屑最常见内侧表面光滑，外侧

5、表面呈毛茸状，用显微镜观察可见到有均匀整齐的剪切裂纹。被切材料在经过终滑移线时剪应力未超过材料的破裂强度通常加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时得到切削力波动很小，切削过程平稳，已加工表面粗糙度较小2、挤裂切屑外侧面呈锯齿状，内侧面有时有裂纹加工塑性金属材料，切削厚度较大，切削速度较低，刀具前角较小时得到。加工硬化较大，在局部剪应力超过破裂强度切削力波动较大，切削过程产生一定的振动，已加工表面较粗糙3、单元切屑在挤裂切屑的基础上切削厚度增大，切削速度、前角减小，挤裂切屑的整个剪切面上的应力都超过了材料的破裂强度，使剪切裂纹进

6、一步扩展而断裂成单元体。生产中很少见到可见：从带状挤裂单元切屑的变化：切削厚度由小到大，切削速度和刀具前角由大到小刀具前角越大，切削变形越小切屑越厚越短，切削变形越厉害表面粗糙度随切屑从单元向挤裂和带状形态的转变而逐步降低。掌握其变化规律，就可改变切屑形态以达控制切屑（卷屑、断屑）和改善已加工表面质量的目的。4、崩碎切屑切削脆性金属材料如灰铸铁时得到的产生原因：材料受到拉应力已超过其抗拉强度切削力波动甚大，有冲击负荷，已加工表面凹凸不平改变切削条件，如大前角，大刃倾角，小切削厚度，高切削速度，可得到针状切屑或松散的带状切屑。此时切削过程平稳，已

7、加工表面粗糙度较小。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

8、，易崩刀带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑表3-1切屑类型及形成条件切屑类型带状切屑挤裂切屑节状切屑崩碎切屑切屑形态照片切屑