机械制造工程学课件.ppt

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1、机械制造工程学南通大学机械工程学院（2）第二章切屑形成过程及加工表面质量研究金属切削变形过程意义和方法意义:一方面,生产实践中出现许多问题都与切削变形有关另一方面,新材料,新工艺,新技术不断出现,…….方法:1.侧面方格变形观察法    2.高频摄影法    3.快速落刀法    4.扫描电镜和透视显微观察法(SEM)    5.光弹性、光塑性试验法    6.其它试验方法第一节切削变形区与切屑形成变形区的划分1.第一变形区大至可分三个变形区:从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成，这一区域称为第一变形区(Ⅰ)。

2、剪切滑移第一变形区特征：被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹------流线2.第二变形区3.第三变形区Ⅰ切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，其方向基本上和前刀面相平行。这部分叫第二变形区（Ⅱ）。已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦与回弹，造成纤维化与加工硬化。这一部分的格子线变形也是较密集的，称为第三变形区（Ⅲ）。ⅡⅢ第二节切屑类型及形状控制一、切屑类型前三种是切塑性材料时切脆性材料时v↗f↗apγ0↗1、带状切屑2、节状切屑3、粒状切屑（单元切削）4、崩碎切屑二、切屑形状及控制1.带状

3、切屑2.管状切屑3.盘旋状切屑4.外形螺旋切屑5.锥形螺旋切屑6.弧形切屑7.单元切屑8.针形切屑对切屑流向有影响的角度------刃倾角λs<0切屑流向已加工表面λs>0切屑流向待加工表面附:刃倾角对接触情况的影响λs>0λs<0λs=0切屑受力后卷曲影响卷曲半径参数切屑的折断三、断屑措施1.作出断屑槽常见断屑槽有三种：直线圆弧型折线型全圆弧型适用场合：加工碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢加工塑性高的金属材料和重型刀具断屑槽在前刀面上的位置有三种：A型Y型K型外斜式断屑槽。前宽后窄，前深后浅。加工塑性材料是，AB两点速度差，切屑碰到后刀面，形成C

4、形屑。平行式断屑槽。前后等宽，且前后等深。加工塑性材料是，可通过调整f,ap，形成C形屑或发条屑。内斜式断屑槽。前窄后宽，前深后浅。加工塑性材料是，易形成长紧切屑，靠自重甩断。2.改变切削用量3.其它断屑方法f影响最大。进给量f增大，切削厚度hch增大，切屑卷曲时较易折断。ap影响不大。只有当进给量增大时，才有效。v影响较小。a)断屑挡块b)采用断屑切削c)切削刃上开分屑槽acach一、切屑变形程度的表示方法实验表明: 实验前   Lc,    ac实验后Lch,    ach切屑厚度变形系数ξa切屑长度变形系数ξl>1⑴用变形系数ξ表示切屑变

5、形程度有三种表示方法第三节切屑变形及基本规律ξ愈大，变形愈严重acachLC⑵用剪切角Φ表示切屑变形程度剪切角Φ:把第一变形区看成是受压缩的一个剪切面OM剪切面OM与切削速度之间的夹角。achac剪切角Φ愈大：剪切面积愈小，切削力愈小，切屑变形愈小。剪切角Φ愈小：剪切面积愈大，切削力愈大，切屑变形愈大。⑶用相对滑移ε表示切屑变形程度△S△Y△S△YacachKε=又∵∴⑴变形系数ξ≠ε剪应变。γ0=-150γ0=150γ0=0⑵当ξ>=1.5ξ↑，ε↑∴在一定程度上ξ可以反应ε。⑶当ξ=1ac=ach剪应变并不等于零，但切屑有变形。⑷当γ0=-

6、15°~30°,γ0↓→ε↑⑸当ξ<1.2时，不能用ξ表示变形程度。24变形系数ξ剪应变ε讨论：FnsFsFnFfΦγ0βω=β-γ0作用在切屑上的力Fs剪切面上的剪切力Fns剪切面上的正压力Ff前刀面上的摩擦力Fn前刀面上的正压力Fr合力剪切角Φ前角γ0作用角ω：合力与速度方向的夹角摩擦角β二、剪切角计算公式FrFsFnsFyFzFfFnγ0Φββ-γ0直角自由切削时力与角度的关系Fs剪切面上的剪切力Fns剪切面上的正压力Fz作用在工件上的水平力Fy作用在工件上的垂直力Ff前刀面上的摩擦力Fn前刀面上的正压力Fr合力根据材料力学理论：Fr与F

7、s之间的角度应为45°∴Φ+β-γ0=π/4或Φ=π/4-β+γ0剪切角计算公式（1）当前角γ0增大时，φ角随之增大，变形减小。∴增大γ0，有利于切削。剪切角Φ=π/4-β+γ0（2）当摩擦角β增大时，φ角随之减小，变形增大。∴切削液,能减少磨擦，有利于切削。三、前刀面上摩擦特点在内摩擦区内的摩擦系数μ：前刀面上的摩擦前区:属于紧密型接触,不服从古典摩擦法则.(变数)后区:属于峰点型接触,服从古典摩擦法则.(定数)结论:在一般切削条件下,来自前区的摩擦力占全部摩擦力的85％.因此,切削时前刀面的摩擦,由前区起主要作用属于紧密型接触区为主的摩擦力

8、.：工件材料剪切屈服强度：前刀面内摩擦部分的平均正应力影响前刀面摩擦系数的主要因素：1.工件材料：2.切削厚度：3.切削速度：4.刀具前角：σb↗，H