《切削原理与刀具》第三章 金属切削过程的基本规律.ppt

增大刀具前角能减小切削变形、刀-屑间的摩擦和切削力，因此对形成积屑瘤、鳞刺、加工硬化、振动和黏屑等的影响较小，所以表面粗糙度小，易达到高的加工表面质量。 增大刀具后角，可避免刀具后面与加工表面间产生摩擦，并减小对硬化和鳞刺等影响；此外，增大后角，使切削刃钝圆半径减小，刀刃锋利，减小对加工表面的挤压作用。因此精加工时刀具的后角应适当增大。但车削中也利用小于零的副后角刀具对已加工表面产生挤压，以达到光整加工的目的。 经过切削后的工件已加工表面，其硬度往往是基体硬度的120％～200％，即表面发生了硬化，硬化层的深度从几个微米到几百个微米。（1）已加工表面的金属内部晶格发生了扭曲，晶粒被拉长、破碎，阻碍了金属进一步变形而使金属强化，硬度显著提高。（2）已加工表面还受到切削温度的影响，切削温度低于金属材料相变温度时，金属弱化，硬度降低。切削温度高于相变温度时则引起相变。 前角（后角）越大，使切削刃钝圆半径减小，金属的塑性变形越小，ΔhD越小。 切削刃钝圆半径越大，挤压与摩擦越严重，已加工表面的纤维硬度就越高。刀具磨损量VB越大，后刀面与已加工表面之间的摩擦越大，硬化层深度也越大。 切削速度对加工硬化的影响是多方面的。一般认为，速度越高，硬化程度越小。切削速度增大使金属的变形减小，后刀面与工件间的接触时间减少，加工硬化不能充分进行；同时切削速度上升引起切削温度升高，弱化作用加强。但是切削速度增加到一定值后，硬化深度又增大。 进给量的增加，将增大塑性区和切削力，导致摩擦、挤压严重，变形加剧。 在切削过程中，这个相对滑移，可以近似地看成是发生在剪切面NH上。剪切面NH被推移到PG的位置。 在金属切削加工中，刀具切下的切屑厚度通常都要大于工件上切削层的厚度，而切屑长度却小于切削层长度。 变形系数的符号读作 兰布达，与λ 同音。 带状切屑是最常见的一种切屑。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸的。用显微镜观察，在外表面可以看到剪切面的条纹，但每个单元很薄，肉眼看起来大体上是平整的。 节状切屑又称挤裂切屑，外形和带状切屑不同之处在于外表面出现剪切断裂呈节状流出（锯齿形），内表面有时有裂纹，但未断开。 切削时，如果整个剪切面中发生严重塑性变形、切应力超过了材料的强度极限时，则整个单元被切离，形成梯形的粒状切屑。由于各粒形状相似，所以又被称为单元切屑。 切削脆性金属时，由于材料的塑性很小，抗拉强度较低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属未经明显的塑性变形就在拉应力状态下脆断，形成不规则的碎块状切屑。这说明切屑的形态是可以随着切削条件而转化的。 切削过程中，切削层金属之所以会发生弹塑性变形，主要是因为受到刀具给予力的作用，这个作用在工件或刀具上的力就叫切削力。切削力来源：克服被加工材料弹性、塑性变形的抗力；克服切屑对刀具前面、过渡表面对后刀面以及已加工表面对副后刀面的摩擦力和挤压力等。 主切削力Fc：垂直于基面内，与切削速度方向一致；背向力Fp：作用于基面内，与进给方向垂直；进给力Ff：作用于基面内，与进给方向平行。 背吃刀量增加一倍，使切削变形及摩擦均增加一倍，因此，切削力增加一倍，故在公式中的影响指数等于1。进给量增加一倍，切削厚度也增加一倍，但切削厚度的增加将使切削变形系数减小，导致切削力增加少于一倍。因此，公式中影响指数等于0.75。 切削钢时，切削速度接近20m/min时的积屑瘤长得最高，刀具的实际前角最大，因此切削变形小，切削力小。加工脆性材料时，因变形和摩擦均较小，故切削速度对切削力影响不大。 刀具前角增大，剪切角也增大，切屑流出时与刀具前刀面的摩擦阻力小，故切削变形小，切削力降低。前刀面上的负倒棱(图3.40)对切削力有一定影响。前 角γ ο＞0°有负倒棱时，因切屑变形增大，故切削力有所提高。 主偏角增加，使切削宽度减小，切削厚度增加，切削变形减小，故切削力减小。另外，随着主偏角的增大，改变了推力的方向，使进给力增大，背向力减小，切削比较平稳。刀具后面磨损，使刀具后面与加工表面间摩擦加剧，故切削力增大。 切削热的来源主要有两个方面，一是切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦所消耗的摩擦功，这是切削热的主要来源。另一个是切削层金属在刀具的作用下发生弹性变形和塑性变形而消耗的变形功所转化的热量。 金相结构法是基于金属材料在高温下会发生相应的金相结构变化这一原理进行测温的。该方法通过观察刀具或工件切削前后金相组织的变化来判定切削温度的变化，主要适用于高速钢刀具，因为当温度超过600℃时，高速钢的红硬性下降，组织结构发生一系列变化，可通过经抛光、腐蚀后的金相磨片来检查其金相组织变化。扫描电镜法测量切削温度是用扫描电镜观测刀具预定剖面显微组织的变化，并与标准试样对照，从而确定刀具切削过程中所达到的温度值。应用扫描电镜法首先需要制取