金属切削过程基本规律课件.ppt

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1、第三章金属切削过程的基本规律本章主要介绍切削过程中基本规律的四个课题：切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损及刀具耐用度（刀具寿命）。由于切削时产生的变形、力、温度、磨损均会影响加工零件的质量、生产效率、成本，因此本章中较为详细地介绍了它们的成因、对切削过程的作用和影响。由于切削变形是切削过程机理的基础，因此本章重点是：掌握切削变形基础知识，了解切削力、切削温度、刀具磨损对切削的作用，并深入了解切削用量和刀具角度等参数对切削规律的影响及计算方法。本章部分内容简介第一节切削变形和切屑形成过程第二节刀-屑面间摩擦和积屑瘤第三节已加工表

2、面变形和加工硬化第四节切削力第五节切削热与切削温度第六节刀具磨损和刀具耐用度（刀具寿命）3-1切削变形一、切屑的基本形态1、带状切屑2、节状切屑3、粒状切屑4、崩碎切屑切屑形状的分类及卷屑和断屑机理的探讨二．切屑形状的分类前面按形成机理的差异，把切屑分成带状、节状、粒状和崩碎四类。但是，这种分类法还不能满足切屑的处理和运输的要求。影响切屑的处理和运输的主要因素是切屑的形状，因此，还需按照切屑的形状进行分类。随着工件材料、刀具几何形状和切削用量的差异，所生成的切屑的形状也会不同。切屑的形状大体有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧

3、卷屑、发条状卷屑、宝塔状卷屑等，如图切屑的几种形状高速切削塑性金属材料时，如不采取适当的断屑措施，易形成带状屑。带状屑连绵不断经常会缠绕在工件或刀具上，拉伤工件表面或打坏切削刃，甚至会伤人。所以，通常情况下都希望尽量避免形成带状屑。但也有例外的情况。例如，在立式镗床上镗盲孔时，为了使切屑能顺利地排出孔外甩断，一般都要求形成带状屑或长螺卷屑。车削一般的碳钢和合金钢工件时，采用带卷屑槽的车刀易形成C形屑。C形屑不会缠绕在工件或刀具上也不易伤人，是一种比较好的屑形。但C形屑多数是碰撞在车刀后刀面上折断的，切屑高频率的碰撞和折断会影响切

4、削过程的平稳性，对工件已加工表面的粗糙度有一定的影响。所以，精车时一般多希望形成长螺卷屑，使切削过程比较平稳。长紧卷屑形成过程比较平稳，清理也方便，在普通车床上是一种比较好的屑形。但要求形成长紧卷屑时，必须严格控制刀具的几何参数和切削用量。在重型车床上用大切深、大进给量车削钢件时，切屑宽又厚，若形成C形屑则容易损伤切削刃，甚至会飞崩伤人。所以，通常多将卷屑槽的槽底圆弧半径加大，使切屑卷曲成发条状在工件加工表面上顶断，并靠其自重坠落。在自动机或自动线上，宝塔状卷屑不会缠绕工件或刀具，清理也较方便，是一种比较好的屑形。车削铸铁、脆黄

5、铜等脆性材料时，切屑崩碎成针状或碎片飞溅，可能伤人，并易研损机床滑动面。这时，应设法使切屑莲成卷状。如采用波形刃脆铜卷屑车刀，可以使脆铜和铸铁的切屑连成螺状短卷。2-17三、切屑与已加工表面的形成图3-1三个变形区域三个变形区金属切削过程大致划分出三个变区第一变形区第二变形区的摩擦特性塑性金属切削层材料经第一变形区后验前面排出。这是由于受前面的挤压和摩擦进一步加剧变形，在靠近前面处形成第二变形区即摩擦区。摩擦区的特征：使切屑底层靠近前面处纤维化，流动速度减缓，甚至会停滞在前刀面上（实质上就是滞留层）；切屑弯曲，有摩擦而产生的热量

6、使切屑与刀具接触面温度升高等。滞留层的特点：滞留层的变形程度要比上层剧烈，约几倍到几十倍，厚度一般约占切屑厚度的1/8～1/9。图3-5刀——屑面间摩擦区a)内摩擦区应力分布b）内摩擦区内粘结照片积屑瘤或刀瘤在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工一般钢料或其他塑性材料时，常常在刀具前面处粘着一块剖面常呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，在处于比较稳定状态时，能够代替刀刃进行切削。切削速度的影响在v=5m/min时已出现积屑瘤，随切削速度的提高，积屑瘤逐渐增大，刀具的实际前角加大，故切削力逐渐减小；约

7、在v=17m/min处积屑瘤最大，切削力最小；当切削速度超过v=17m/min，一直到v=27m/min时，由于积屑瘤减小，使切削力逐步增大。切削速度a>27m/min时，积屑瘤消失，切削力一般随切削速度的增大而减小。这主要是因为随着v的增大，切削温度升高，下降，从而使减小。在v<27m/min时，切削力是受积屑瘤影响而变化的。切削脆性金属(灰铸铁、铅黄铜等)时，因金属的塑性变形很小，切屑与前刀面的摩擦也很小，所以切削速度对切削力没有显著的影响。图3-6滞流层与积屑瘤a)滞流层b）刀刃处积屑瘤c）积屑瘤在切削积屑瘤或刀瘤的大

8、小和形状第三变形区第三变形区与加工表面的形成关系更为密切。在第三变形区里，后刀面施加法向力FαN和摩接力Fα于工件。法向力FαN使工件产生径向的塑性变形和弹性变形。摩擦力Fα使加工表面产生切向的塑性变形和弹性变形。残余应力：由于受到工艺过程的影响，在没有外力作用