机械制造与控制专业教案：第3章切削与磨削原理01(中职教育)

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1、机械制造与控制专业教案：第3章切削与磨削原理01重点：金属切削过程的基本概念难点：金属切削过程基本规律的应用金屈切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金屈切削过程是指将工件上多余的金屈层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金屈切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切

2、削效率，降低生产成木和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。因此，必须进行深入的研究。3.1金属切削层的变形一、切屑形成过程及变形区的划分1、切削变形金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移;刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。2、变形区的划分大量的实验和理论分析证明，塑性金屈切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。切削层的金属变形

3、大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硕化）。3、切屑的形成及变形特点1）第一变形区（近切削刃处切削层内产生的塑性变形区）金屈的剪切滑移变形切削层受刀具的作用，经过第一变形区的蜩性变形后形成切屑。切削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，并同时使金屈晶格产生滑移。在下图中，切削层上各点移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度范围内，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第—变形区。由于切屑形成时应变速度很快、时间极短，故AC、AE面相距很近,一般

4、约为0.02一0.2mm,所以常用AB滑移而来表示第一变形区，AB而亦称为剪切面。剪切面AB与切削速度Vc之间的夹角称为剪切角。作用力Fr与切削速度Vc之间的夹角3称为作用角。第一变形区就是形成切眉的变形区，其变形特点是切削层产生剪切滑移变形。2）第二变形区（与前刀而接触的切屑层产生的变形区）内金屈的挤压磨擦变形经过第一变形区后，形成的切屑要沿前刀面方向排出，还必须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力。此时将产生挤压摩擦变形。应该指出，第一变形区与第二变形区是和互关联的。前刀面上的摩擦力大时,切屑排岀不顺，挤压变形加剧，以致第一变形区的剪切滑移变形增大。3）第三变形区

5、（近切削刃处已加工表面内产生的变形区）金屈的挤压磨擦变形已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压摩擦，造成纤维化和加工硬化。二、切削变形程度的度量方法1、相对滑移£相对滑移£是用来量度第1变形区滑移变形的程度。如右图，设切削层中AB，线沿剪切面滑移至A“B”时的距离为△『，事实上很小，故可认为滑移是在剪切面上进行，其滑移量为As。则相对滑移£表示为：1、变形系数/h变形系数/h是表示切屑的外形尺寸变化大小的一个参数。如右图所示，切屑经过剪切变形、又受到前刀面摩擦后，与切削层比较，它的长度缩短、厚度增加，这种切屑外形尺寸变化的变形现象称为切屑的收缩。注意：由于切削过

6、程是一个非常复杂的物理过程，切削变形除了产生滑移变形外，还有挤压、摩擦等作用，而£值主要从剪切变形考虑；而/h主要从塑性压缩方而分析。所以，£与/11都只能近似地表示切削变形程度。三、剪切角的确定剪切角是影响切削变形的一个重要因索。若能预测剪切角的值，则对了解与控制切削变形具有重要意义。四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削

7、。1、积屑瘤是如何形成的1）切屑对前刀而接触处的摩擦，使前刀而十分洁净。2）当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。3）如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硕化，而被阻滞在底层，粘成一体。4）这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。2、形成积屑瘤的条件：主要决定于切削温度。此外，接触面间的压力、粗糙程度、粘结强度等因索都与形成积屑瘤的条件有关。1）一般说来，塑性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生积屑瘤；2）温