金属切削过程及其基本规律.ppt

切削力的来源 （来自变形与摩擦） 切削力的测量 测量切削力的专用仪器叫测力仪 按工作原理分为机械、液压、电气等测力仪 切削力的经验公式 切削 温度 改变前刀面的摩擦系数 改变工件材料的性能 影响已加工表面质量 影响积屑瘤的产生 影响零件的加工精度 切削温度是指切削过程中切削区域的温度 切削温度对加工的影响 自然热电偶法 自然热电偶法 人工热电偶法 热辐射法 热敏涂色法 远红外线法 切削温度的测定 通常通过实验测定 常用的切削温度测定方法如下 工件、切屑、刀具的切削温度分布组成一温度场 切削温度的分布 切削温度的分布规律 剪切面上各点温度几乎相同 前后刀面上的的最高温度都不在刀刃上，而在离刀刃有一定距离的地方性 （摩擦热沿刀面不断增加之故） 剪切区中，垂直剪切面方向的温度梯度很大 切屑底层上的温度梯度很大 后刀面接触长度较小；加工表面受到的是一次热冲击 工件材料塑性愈大，切削温度分布愈均匀；材料脆性愈大，最高温度点离刀刃愈近 材料导热系数愈低，刀具前后面温度愈高 影响切 削温度的 主要因素 切削用量 刀具几何参数 vc、ap、f ↗ → 切削功率↗ 切削热量↗ 切削温度↗ γo↗ → 切削温度↘； kr↗ → 散热体积↘ → 切削温度↗； br1、rε基本上无影响 工件材料 刀具磨损 切削液 强度↗、硬度↗、导热系数↘ →切削温度↗ VB（平均磨损宽度）≥ 0.4mm →切削温度↗↗ 冷却越充分，切削温度越低 刀具磨损与刀具耐用度 刀具磨 损形式 正常磨损 当刀具设计合理，制造、刃磨合格，使用正确，则刀具主要是由于正常磨损而逐渐钝化 * 1.3 金属切削过程及其基本规律 机械制造基础——第1章 金属切削的变形过程 金属切削过程是指用刀具从工件表面切除多余金属层，形成切屑和已加工表面的过程。该过程实际上就是切屑的形成过程 伴随着切屑的形成，会产生切削变形、积屑瘤、表面硬化、切削力、切削热和刀具磨损等物理现象 变形区 的划分 在金属切削过程中，被切削金属层经刀具的挤压作用，发生弹性变形、塑性变形、直至切离工件形成切屑沿刀具前刀面排出。通常将这个过程大致分为三个变形区 第一变形区 由OA线和OM线围成的区域（Ⅰ）称为第一变形区，也称剪切滑移区，是切削过程中产生变形的主要区域 OA为始滑移线，OM为终滑移线 一般切削速度下，第一变形区的宽度仅为0.02?0.2mm。所以可用一个平面OM（剪切面）表示第一变形区。剪切面OM与切削速度方向的夹角称为剪切角? 第二变形区 指刀—屑接触区（Ⅱ） 切屑沿前刀面流出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处金属纤维化，其方向基本上和前刀面平行。又称为挤压变形区 第三变形区 指刀—工件接触区（Ⅲ）。在第三变形区里，后刀面施加法向力Frn和摩擦力Fr于工件。Frn使工件产生径向的塑性和弹性变形，Fr使已加工表面产生切向的塑性和弹性变形 切削层金属以vc进入第一变形区后便开始塑性变形，晶粒伸长 → 运动到刀刃时，晶粒成纤维状，最后包围刀尖 →刀尖以上部分沿前刀面流出，成为刀屑底层；刀尖以下部分沿后刀面流出，且纤维越伸越长、越细，最后拉断，成为已加工表面层 切削层部分金属进入第三变形区后发生塑性变形，随着进入第三变形区深度的增大，塑性变形亦增大。在第一变形区发生纤维化的金属，有很小一部分进入第三变形区。第三变形区以外的金属发生弹性变形，这些金属离开弹性变形区后，弹性变形便恢复 由此可知，已加工表面受到挤压、摩擦、变形、切削热等作用 切屑 的形成 刀具和工件接触，材料受到挤压，内部产生应力和弹性变形 → 外力F↗，材料内部应力和变形↗ → 弹性变形↗ →当剪应力达到材料的屈服强度τs时，材料将沿着与走刀方向成45?的剪切面滑移，即产生塑性变形 → 外力F↗，滑移量↗ → 切削层金属与工件基体分离，形成切屑，沿前刀面流出 切屑的 形成过程 带状切屑 挤裂切屑 单元切屑 崩碎切屑 又称节状切屑 又称粒状切屑 切屑形态主要有四种类型 切屑的形态 切屑 变形程度 的衡量 通常用切屑变形系数Λh 、剪应变ε和剪切角 ? 作为衡量切屑变形程度的指标 剪应变ε表示为： ε=Δs/Δy =(n’p + pn’)/mp =cot? + tan(? -γo) 剪 应 变 剪应变ε 是个反映切削变形中金属滑移本质的系数 切屑变形系数Λh 切屑变形系数Λh反映切屑外形尺寸变化的程度 剪切角? 剪切角是影响切屑变形的重要因素，也可反映切屑变形程度 计算剪切角的公式：根据材料力学平面应力状态理论，主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45o (Lee and Shaffer) 由切削变形系数、剪应变和剪切角公式可知 Λh↗ → 变形↗