金属切削基本原理机械制造技术基础课件

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1、2.1金属切削过程2.2切削力2.3切削热与切削温度2.4磨削机理2.5刀具磨损与刀具耐用度2.6刀具几何参数与切削用量的选择2.7高速加工技术第2章金属切削基本原理本章要点机械制造技术基础第2章金属切削基本原理CuttingTheory2.1金属切削过程ProcessofChipForming2.1金属切削过程内容提要2.1.1切屑的形成与切削变形2.1.2切屑类型2.1.3影响切削变形的因素控制切削过程、保证加工精度和表面质量提高切削效率降低生产成本促进切削加工技术的发展等单因素试验转化为多因素综合试验从静态转向动态观

2、测从宏观转向微观从定性分析转向定量的数学建模分析1.金属切削理论的发展2.重要意义2.1.1切屑的形成与切削变形3.挤压与切削切屑的形成与分离过程，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。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°FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线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

3、大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。OMFc）切削金属挤压与切削比较2.1.1切屑的形成与切削变形2.1.1切屑的形成与切削变形4.金属切削变形过程切削变形实验设备与录像装置切屑刀具OAM终滑移线Φ剪切角始滑移线：τ=τs2.1.1切屑的形成与切削变形5.三个变形区分析第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。ⅠⅢⅡ第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此

4、区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。切削部位三个变形区2.1.1切屑的形成与切削变形6.变形系数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。6.1厚度变形系数（长度变形系数）LchLDhDhch切屑与切削层尺寸2.1.1切屑的形成与切削变形变形系数＞1，其值越大，变形越大6.2相对滑移系数(剪应变)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。剪切角越小、前角越小，剪切变形量越大φφ90-φΦ-0γ0ΔyΔs

5、OMφγ0相对滑移系数HGPNK2.1.1切屑的形成与切削变形7.特点在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。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。滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。切屑与前刀面的摩擦lfolfi2.1.1切屑的形成与切削变形8.积屑瘤一定温度、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

6、变形，产生加工硬化积屑瘤高度Hb.积屑瘤影响增大前角，保护刀刃影响加工精度和表面粗糙度切屑刀具积屑瘤积屑瘤2.1.1切屑的形成与切削变形成因Hb2.1.1切屑的形成与切削变形滞留—粘接—长大—脱落积屑瘤与切削温度有关积屑瘤与切削速度有关P114图2.7（中碳钢）形成过程9.残余应力未施加任何外力作用情况下，材料内部保持平衡而存在的应力。9.1残余应力种类及影响◆残余张应力：易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度◆残余压应力：有利于提高零件疲劳强度◆残余应力分布不均：会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度2.1.1切屑的形成与

7、切削变形9.2残余应力产生原因◆热塑变形效应：表层张应力，里层压应力◆里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性恢复后表层得到压应力，里层为张应力◆表层金属相变：影响复杂，若切削区温度超过相变温度，则珠光体受热转变成奥氏体，冷却后又转变成马氏体，体积膨胀，表层产生压应力◆实际应力状态是上述各因素影响的综合结果9.3残余应力的控制◆控制切削过程：尽可能减小残余应力◆时效处理：最大限度减小残余应力◆残余压应力的利用：采用滚压、喷丸等方法2.1.1切屑的形成与切削变形10.加工硬化概念已加工表面表层金属硬度高于里层金属硬度

8、的现象10.1加工硬化产生原因加工表面严重变形层内金属晶格拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表层组织硬化10.2加工硬化度量◆硬化程度式中H——硬化层显微硬度（HV）；H0——基体层显微硬度（HV）。◆硬化层深度指硬化层深入基体的距离Δhd（μm）2.1.1切屑的形成与切削变形距表面深度HVH0hiH0加工硬化