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时间:2019-05-10
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1、第一章切削加工的理论及其应用1.1切削变形机理1.2切削力1.3切削温度主要内容1.4刀具磨损和刀具耐用度1.5已加工表面质量1.6切削加工理论应用主要要求1.掌握塑性材料切屑形成的过程及切削方程式的建立;掌握切屑的变形规律及控制技术;会分析切削过程中积屑瘤、鳞刺产生的条件及控制措施。2.掌握切削力和切削温度的计算机辅助测试原理、方法以及经验公式的建立。3.掌握刀具材料的性能要求及常用刀具材料的应用场合,了解刀具材料发展的趋势。4.掌握刀具磨损机理及刀具耐用度的选择原则。5.能综合分析切削用量三要素对
2、切削力、切削温度、刀具的耐用度的影响。6.理解工件材料切削加工性的意义,了解常用工程材料的切削加工性。7.理解已加工表面质量的评定指标以及表面粗糙度、加工硬化、残余应力产生的原因以及对加工表面质量的影响。8.理解刀具几何参数、切削用量、切削液的选用原则及依据;能根据工件材料的切削加工性和加工条件综合选择刀具材料、刀具几何参数、刀具、切削用量和切削液。1.1切屑变形机理内容提要1.1.1切屑形成过程1.1.2切削方程1.1.3切屑的变形规律及控制1.1.4积屑瘤与鳞刺1.1.1切屑的形成和变形区的划分一
3、、切屑的形成切屑形成实质:金属切削过程是切削层金属在刀具的前刀面挤压下,发生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程(俄.麦基理论)。切屑是工件材料受到刀具前刀面的挤压,发生变形,最终被撕裂下来的。切削过程理论模型——压缩实验:在金属压缩实验中,当金属试件受挤压时,在其内部产生主应力的同时,还将在与作用力大致成45°方向的斜截面产生最大切应力,在切应力达到屈服强度时将在此方向剪切滑移。图1-1切削过程模型:金属刀具切削时相当于局部压缩金属的压块,使金属沿一个最大剪应力方向产生滑移。图1-2图1-1塑性
4、金属挤压与切削示意图图1.2金属切削过程模型(1)简化模型;(2)晶粒滑移示意图;(3)滑移与晶粒的伸长(1)(2)(3)二、变形区的划分及特征第一变形区(剪切滑移、加工硬化)始滑移面OA与终滑移面OM之间的变形区称为第一变形区,宽度很窄(约0.02~0.2mm),故常用OM剪切面亦称滑移面来表示,它与切削速度的夹角称为剪切角φ。第二变形区(纤维化、加工硬化)当切屑沿前面流出时,由于受到前面挤压和摩擦作用,在前面摩擦阻力的作用下,靠近前面的切屑底层金属再次产生剪切变形。使切屑底层薄的一层金属流动滞缓,
5、流动滞缓的一层金属称为滞流层,这一区域又称为第二变形区。第三变形区(摩擦与加工硬化)第三变形区也称为刀—工接触区,主要是刀具的后刀面与工件的挤压和摩擦,形成已加工表面。1.3金属切削过程中的流线与三个变形区示意图图1-4第一变形区金属的滑移1.第一变形区内金属的剪切变形特征:沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化解释:从金属晶体结构的角度看,就是晶粒中的原子沿着滑移平面所进行的滑移。(1)第二变形区内金属的挤压变形金属切削层经过第一变形区后绝大部分开始成为切屑,切屑沿前刀面流出,由于受刀具前面挤压和
6、摩擦的作用,切屑将继续发生强烈的变形,这个变形区域称为第二变形区,用Ⅱ表示。特点:(1)靠近刀具前面的切屑底层附近纤维化,切屑流动速度缓慢,甚至滞留在刀具前面上;(2)切屑发生弯曲变形;(3)由摩擦产生的热量使刀屑接触面附近温度升高。第二变形区的变形直接关系到刀具的磨损,也会影响第一变形区的变形大小。2.第二变型区的挤压和摩擦(2)前刀面上的摩擦冷焊现象:在金属切削的过程中,在一定的切削速度和切削温度范围内,由于切屑与前刀面之间的摩擦,使切屑底部与前刀面发生的粘接现象。因此,切屑与前刀面之间的摩擦既有
7、外摩擦,又有内摩擦,且内摩擦占主导因素。前刀面平均摩擦系数:(1-10)工件材料:强度硬度增大,摩擦系数略有减小;切削厚度:切削厚度增大,摩擦系数略有减小;切削速度:使得摩擦系数有一个极大值;刀具前角:在一般切削速度范围内,前角增大,摩擦系数增大。影响前刀面摩擦系数主要因素1.1.2切削方程(1-1)图1-5剪切变形示意图1.剪切角φ:剪切滑移面与切削速度方向的夹角,其大小可以作为衡量切削过程情况的标志。2.相对滑移ε(剪应变)△S——剪切变形层金属的滑移量;△y——变形层厚度右图及公式(1-1)主要
8、描述了剪切角与剪应变的关系。一、切屑变形度量(1-2)(1-3)(1-4)3.变形系数原理:变形系数的概念基于这样的事实:在切削过程中,刀具切下的切屑厚度通常要大于切削层的厚度,而切屑的长度大于切削长度,而变形前后体积不变。讨论:剪切角、相对滑移、和变形系数是根据纯剪切理论的观点提出的,它们不能反映全部的金属变形实质;当时,对于某一固定的剪切角,相对滑移与变形系数成正比;当当时,不能用变形系数表示变形程度。(1-5)4.相对滑移与变形系数的关系二、切屑力
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