【2017年整理】金属切削过程及控制.ppt

第3章 金属切削过程与控制;3.1 切削过程与切屑类型;3.1 切削过程与切屑类型;3.1 切削过程与切屑类型;一、切屑成形过程及切削变形区的划分;刀具挤压工件，产生弹性变形：切削层的金属受到刀具前刀面的推挤后产生弹性变形； 塑形变形：随着切应力，切应变逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性变形而滑移； 挤裂：刀具继续切入，材料内部的应力、应变继续增大，当切应力达到其断裂强度时，金属材料被挤断； 切离：切屑沿刀具前刀面流出。;金属切削过程中的滑移线和流线示意图; ; ;三个变形区; 粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。;已加工表面的变形 ;晶粒滑移示意图 ;3.1 切削过程与切屑类型; 当γ0 = 0～30°，Λh ≥1.5时， Λh与ε相近 ε主要反映第Ⅰ变形区的变形，Λh还包含了第Ⅱ变形区的影响。;对于同一材料，用相同的刀具，切削同样大小的切削层，当切削速度较高时，剪切角越大，剪切面积越小，即变形程度越小。;影响切屑变形的主要因素：;三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响;2、积屑瘤的形成条件：1）. 切削塑性材料；2）. 切削区温度高；3）. 接触面间的压力、粗糙程度、粘结强度等因素，符合内摩擦条件。4）. 切削速度在一定范围内;◆ 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 ◆ 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化;积屑瘤（视频）;3、积屑瘤对切削过程的影响：;4、控制积屑瘤的措施;积屑瘤控制方法： 改变切削速度最有效；;切削塑性材料 带状切屑 挤裂切屑 单元切屑 切削平稳，力波动小 滑移量较大，局部 切削不平稳，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;各种不同切屑的形成，主要是由于切削过程中金属的变形能力和变形程度不同造成的 切屑的各种形态之间是可以转化的 由于各种不同切屑对切削效率、刀具寿命和加工质量的影响不同，因此可以用改变切削条件的办法来控制切屑的形态，以控制切削过程。 ;带状切屑;形成条件; 切屑的形状;3.1 切削过程与切屑类型; 切屑经第Ⅰ、第Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬度增加，塑性下降，脆性增加。在切屑排出过程中，当碰到障碍时，如某一部位的应变超过了切屑材料的断裂应变值，切屑就会折断。 ;采用断屑槽;断屑槽在前刀面的位置有三种型式： （a）平行式；（b）外斜式；（c）内斜式。 其中外斜式最常用，平行式次之。内斜式主要用于 背吃刀量ap较小的半精加工和精加工。 ; 改变刀具角度 增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。 减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断。 刃倾角可以控制切屑的流向，为正值时，切屑常卷曲 后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑； 为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形 屑或6字形屑。 ; 调整切削用量 提高进给量使切削厚度增大，对断屑有利；但增大会增大加工表面粗糙度。 适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断屑，但这会降低材料切除效率。;一、切削力的来源、切削合力及分解、切削功率 ;2、切削合力及分解;;3、切削功率;二、切削力的计算及经验公式;2、用单位切削力计算主切削力;三、影响切削力的因素;5 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min） ;2、刀具几何角度影响;◆ 与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著(λs↑—Fp↓，Ff↑) ◆ 刀尖圆弧半径rε对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著( rε↑— Fp↑，Ff↓) ◆ 负倒棱：提高刀具的刃口强度，增加刀具寿命；但使切削变形增加，从而切削力增大。;3.2 切削力;★ 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热;3.3 切削热、切削温度、切削液;加工方法;切削热（视频）;TJ University;二、影响切削温度的主要因素;切削速度对切削温度的影响最大，进给量的影响次之，切削深度的影响最小。;2、刀具几何参数的影响 ;3、工件材料的影响 ;4、刀具磨损的影响 ;5、切削液的影响 ;三、切削液;一、刀具磨损形态及其原因;刀具的正常磨损形式;3.4 刀具的磨损和刀具耐用度;切削脆性材料或以较