《机械制造基础》ppt课件

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1、本章提要:金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。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。本章主要内容：1、分析了金属切削过程中产生切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损的原因及对切削过程的影响;2、介绍金属切削过程中的基本规律，即切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与刀具耐用度变化四大规律;3、介绍了四个方面的基本规律在生产上应用的各种问题，如改善工件材料的切削加工性，合理选择切液，合理选择刀具几何参数与切削用量等。内容提要金属切削过程:是指通过切削运动，使刀具从工件上切下多余的金属层，形成切屑和已加工表面

2、的过程。在这一过程中产生了一系列的现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。本章主要研究诸现象的成因、作用和变化规律。掌握这些规律，对于合理使用与设计刀具、夹具和机床，保证切削加工质量，减少能量消耗，提高生产率和促进生产技术发展等方面起着重要的作用。金属切削过程2.1切削过程的基本规律2.1.1切削变形金属切削过程与金属受压缩（拉伸）过程比较：如下图（a）所示,塑性金属受压缩时,随着外力的增加,金属先后产生弹性变形、塑性变形,并使金属晶格产生滑移,而后断裂；如下图（b）所示,以直角自由切削为例,如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影

3、响,金属切削过程如同压缩过程,切削层受刀具挤压后也产生塑性变形。切削变形切削过程中产生的诸现象均与金属层变形密切相关。为了进一步分析研究切削层变形的特殊规律,通常把切削刃作用部位的金属层划分为三个变形区：第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；金属的剪切滑移变形；第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；金属的挤压摩擦变形；第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层内产生的变形区；金属的挤压摩擦变形。三个变形区各具有特点，又存在着相互联系、相互影响。切削变形2.1.1.1切屑的形成及变形特点(1)第一变形区金属的剪切滑移变形切削层受刀具的作用，经过第

4、一变形区的塑性变形后形成了切屑。下面以直角自由切削为例，分析较典型的连续切屑的形成过程。切削层受到刀具前刀面与切削刃的挤压作用下，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，在这同时金属晶格产生滑移。切削变形取金属内部质点P来分析滑移过程：P点移到1位置时,产生了塑性变形。即在该处剪应力达到材料的屈服极限,在1处继续移动到1′处的过程中,P点沿最大剪应力方向的剪切面上滑移至2处,之后同理继续滑移至3、4处,离开4处后,就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质点。在切削层上其余各点,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

5、，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第Ⅰ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，一般约为0.02～0.2mm，所以常用AB滑移面来表示第一变形区，AB面亦称为剪切面。切削变形如图（b）所示，对于切削层mn来说，mn线移至剪切面AB时，产生滑移后形成切屑上m′n′线，这个过程连续地进行，切削层便连续地通过前刀面转变为切屑。此图与形成切屑时的实际变形较接近，故称之为切屑形成模型。剪切角：剪切面AB与切削速度vc之间的夹角称为剪切角。作用角：作用力Fr与切削速度vc之间的夹角ω称为作用角。由此可知，第Ⅰ

6、变形区就是形成切屑的变形区，其变形特点是切削层产生剪切滑移变形。切削变形（2）第二变形区内金属的挤压摩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。切屑在受前刀面挤压摩擦过程中进一步发生变形(第二变形区的变形)这个变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底面一薄层金属里,表现为该处晶粒纤维化的方向和前刀面平行。这种作用离前刀面愈远影响愈小。切屑形成模型只考虑剪切面的滑移,实际上由于第二变形区的挤压,这些单元底面被挤压伸长,从平行四边形变成梯形，造成了切屑的弯曲。应指出,第一变形区与第二变形区是相互关联

7、的。前刀面上的摩擦力大时,切屑排出不顺,挤压变形加剧,以致第一变形区的剪切滑移变形增大。切削变形(3)第三变形区内金属的挤压摩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，造成纤维化与加工硬化。2.1.1.2切屑的类型由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程的变形也不同，所形成的切屑多种多样。通常将切屑分为四类：带状切屑；挤裂切屑；单元切屑;崩碎切屑(1)带状切屑它是经过上述塑性变形过程形成的切屑,外形呈带状。切削塑性较高的金属材料,例如碳素钢、合金钢、铜和铝合金时,常出现这类切屑。切屑类型(2)挤裂切屑在形成切屑的过程中,剪切面上局部位

8、置处的剪应力τ达到材料的强度极限,使切屑上与前刀面接触的一面较光洁,其背面局部开裂成节状。切削黄铜或用低速切