第3章 金属切削过程的基本规律.ppt

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1、第3章金属切削过程的基本规律作业讲解2本章内容第一节金属的切削过程第二节切削力与切削功率第三节切削热与切削温度第四节刀具的磨损及使用寿命第五节刀具合理几何参数的选择第六节工件材料的切削加工性3第一节金属的切削过程4宏观上，金属切削过程是指：用刀具从工件上切除多余的金属层，使工件在尺寸、形状和表面质量方面都符合预定要求的一种加工过程。此过程在常温下进行，称为冷加工。研究金属切削过程的规律首先要从金属切削过程中金属层受力变形破坏的力学原理开始。5一、概述刀具挤压工件，产生变形滑移挤裂切离6一、概述7一、

2、概述8一、概述9第一变形区：（基本变形区）OA~OM之间的区域，是切削过程中的主要变形区，是切削力和切削热的主要来源。主要特征：剪切面的滑移变形第二变形区：切屑底层与前刀面之间的摩擦变形区。主要影响切屑的变形和积屑瘤的产生。第三变形区：工件已加工表面与刀具后刀面之间的挤压、摩擦变形区域。造成工件表面的纤维化与加工硬化。该区域对工件表面的残余应力以及后刀面的磨损有很大的影响。二、切削变形区10三、切屑类型带状切屑挤裂切屑单元切屑蹦碎切屑11带状切屑：产生条件：切削塑性材料、切削速度高、切削厚度较小、前角

3、大。形状：连绵不断呈带状，切屑底面很光滑而背面呈毛茸状。形成原因：切速高，切削层未及充分变形即变为切屑，剪切面上的应力还未达到破坏值，因此只有塑性滑移而无断裂；前角大，则刀具锋利；hD小则切削力小。故易得带状切屑。特点：切削过程变形小，切削力小且稳定；已加工表面粗糙度低。对生产安全有危害。1.带状切屑121.带状切屑131.带状切屑14挤裂切屑：（节状切屑）形状：宏观上自然连接，但外表面呈锯齿形，如竹节状。产生条件：切削塑性材料、切削速度中等、切削厚度较厚、前角较小。形成原因：切削层经过充分变形全过程

4、，最后被挤裂。特点：切屑冷硬度高，脆且易断，便于处理；变形相对较大，切削力波动较大，易产生振动；已加工表面粗糙度较高。2.挤裂切屑152.挤裂切屑162.挤裂切屑17单元切屑：形状：切屑沿挤裂面完全断开成单元状。产生条件：材料塑性很差、切速低、hD大、前角小。形成原因：整个剪切面上剪应力超过材料的破坏强度极限。特点：切削力波动很大，有振动；已加工表面非常粗糙，且有振纹。3.单元切屑183.单元切屑19蹦碎切屑：形状：切屑呈不规则的碎块状。产生条件：切削脆性材料。形成原因：材料塑性差，抗拉强度低，受前刀

5、面挤压时几乎没有塑性变形便脆断成不规则的碎块。特点：切削过程不平稳，切削力波动大，有冲击，振动大，已加工表面粗糙。4.蹦碎切屑204.蹦碎切屑21比较几种切削22四、切削的变形及影响因素23厚度变形系数：长度变形系数：根据体积不变原理数：1.变形系数24工件材料：刀具角度：切削速度：工件塑性↗延伸率δ↗ξ↗γO↗刀具锋利塑性变形↙ξ↙vc↗ξ↙2.影响切削变形的因素25“在一定的温度和压力下,切削塑性金属时,切屑底层与前刀面嵌入式结合发生冷焊现象,使一部分切屑粘结在前刀面上,形成积屑瘤”。特点：硬度是

6、工件材料的2~3.5倍，可以代替刀具切削。周而复始的生长、脱落。产生条件：切削塑性材料。切削区的温度、压力和界面状况符合在刀面上发生冷焊的条件。对切削过程的影响：积屑瘤代替刀刃进行切削，保护了刀刃，增大了前角。积屑瘤形状不规则，频繁生长脱落，影响尺寸精度和表面质量。故：粗加工时可人为控制积屑瘤的生长，使积屑瘤能稳定存在。精加工时应抑制积屑瘤的产生。五、积屑瘤26控制措施：1)提高前刀面的光滑程度；2)提高工件的硬度，降低塑性；3)采用合适的切削液；4)避开积屑瘤产生的速度范围。五、积屑瘤27五、积屑瘤

7、28五、积屑瘤29第二节切削力与切削功率30一、切削力的来源工件、切屑的变形抗力刀具与切屑、工件与刀具之间的摩擦阻力31主切削力：FC在主运动方向的分力。FC与切削速度方向一致，又称切向抗力。是计算机床切削功率的主要依据。背向力：FP总切削力在切深方向的分力。FP在基面内，与进给方向垂直。进给抗力：Ff在进给方向的分力。是计算或校核机床进给机构强度的依据。二、切削力的分解32切削力的测量原理二、切削力的分解33由实验获得经验公式注意：计算公式由实验测得，式中的各项应按照实验时的单位计算。即：aP：mm

8、，f：mm/r手册中的数据为特定切削条件下测得的数据，当实际的条件与实验公式条件不符时，应加修正系数。三、切削力的计算34“单位面积上的主切削力”：估算切削力：四、单位切削力35机床总功率：五、单位切削功率36“单位时间内切下单位体积金属所需的功率”五、单位切削功率37第三节切削热与切削温度38切削层的弹性及塑性变形。切屑与前刀面，工件与后刀面的摩擦。第一变形区：60%的热量第二变形区：30%的热量第三变形区：10%的热量一、产生原因39二、切削热的传递