切削原理-30(张世昌)

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1、第4章切削原理金属切削加工：是利用刀具从工件毛坯上切去一层多余的金属，从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。§1切削过程及切屑类型1.1切屑的形成过程金属切削过程的实质是切削层受到刀具前刀面的挤压后，产生以剪切滑移为主的塑性变形，而成为切屑的过程。切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线

2、以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。图3-2金属挤压与切削比较挤压与切削1.2三个变形区研究金属切削变形的方法侧面方格变形观察法快速落刀法其他试验方法高速摄影法光弹塑性试验法5)三个变形区的划分1第一变形区2第二变形区3第三变形区1.3第一变形区内金属的剪切变形始剪切滑移线终剪切滑移线滑移量剪切滑移加工硬化剪切面剪切角剪切角φ↑→剪切面积↓→变形程度

3、↓→切削力↓变形系数切削过程中，切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。根据体积不变原理，变形系数Λh可用下式表示：式中LD－切削层的长度LDh－切屑的长度hDh－切屑的厚度hD－切削层的厚度LDhhDhDhLD切屑与切削层尺寸厚度变形系数长度变形系数变形系数与剪切角的关系tgφ=cosγo/(Λh－sinγo)1.4前刀面的挤压与摩擦及其对切屑变形的影响高温流动速度减缓纤维化和切屑的弯曲内摩擦外摩擦平均摩擦系数图3－10切屑和前面摩擦情况示意图钝圆半径加工硬化残余应力

4、1.5已加工表面的形成过程hDΔhD切脆性材料不平稳,表面粗糙带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑加工塑性材料切塑性材料：带状切屑挤裂切屑单元切屑↑γ0↑v↓hD↓γ0↓v↑hD↓γ0↓v↑hD↑γ0↑v↓hD切削不平稳，力波动大加工表面粗糙切削平稳，力波动小加工面光洁，断屑难滑移量较大，局部剪应力达断裂强度1.6切屑的类型1.7积屑瘤的形成及其对切削过程的影响积屑瘤的定义积屑瘤的形成切屑刀具图积屑瘤积屑瘤积屑瘤对切削过程的影响图积屑瘤前角和伸出量积屑瘤的产生及积聚高度的相关因素与金属材料的硬化性质有关；刃前区的温度

5、和压力状况有关；切削速度。精加工时避免或减小积屑瘤的措施控制切削速度，尽量采用很低或很高的速度，避开中速区；使用润滑性能好的切削液，以减小摩擦；增大刀具前角，以减小刀屑接触区压力；提高工件材料硬度，减少加工硬化倾向。1.8切屑变形的变化规律1）工件材料对切屑变形的影响工件材料强度愈高，切屑变形愈小。工件塑性越大，切屑变形越大。2）刀具前角对切屑变形的影响前角对厚度变形系数的ξa的影响.工件材料：5210钢；刀具材料：高速钢；切削用量：hD=0.31～0.36mm，bD=0.8~0.9mm刀具前角增大，切屑变形减小

6、。3）切削速度对切屑变形的影响无积屑瘤的切削速度范围内，速度越高，变形越小。有积屑瘤的切削速度范围内，切削速度的影响是通过积屑瘤的实际前角来影响的。4）切削厚度对切屑变形的影响切削厚度增加时，变形减小。切削速度及进给量对厚度变形系数的ξa的影响工件材料：20钢；被吃刀量ap=4mm§2切削力切削力的概念切削力直接影响切削过程切削力是设计的依据2.1切削力的来源、切削合力及分力1)切削力的来源2)切削合力及分力切削合力主切削力径向力（背向力）轴向力（进给力）2.3切削力的计算目前生产实际中采用的计算公式都是通过大量

7、的试验经数据处理后而得到的经验公式。如指数形式公式：式中CFc,CFp,CFf——与工件、刀具材料有关系数；xFc,xFp,xFf——切削深度ap对切削力影响指数；yFc,yFp,yFf——进给量f对切削力影响指数；KFc,KFp,KFf——考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。（3-7）单位切削力切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc=1）机床电机功率式中η——机床传动效率，通常η=0.75～0.85（3-9）式中Fc——主切削力（N）；v——主运动速度（m/s）。（3-8）切削功率

8、2.4影响切削力的因素2.4.1工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高,切削力是增大的。强度、硬度相近的材料，塑性越大，切削力越大。2.4.2．切削用量的影响1背吃刀量和进给量2切削速度的影响2.4.2．切削用量的影响2.4.3刀具几何参数的影响1前角的影响2负倒棱的影响3主偏角的影响4刃倾角的影响2.4.4刀具磨损的影响2.4.5刀具材料的影响2.4.6切削液的影响水溶