机械制造技术基础第6讲(2015)ppt课件.ppt

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1、一、切屑的形成过程1.变形区的划分切削层金属形成切屑的过程就是在刀具作用下被加工材料发生变形的过程。第二节金属切削过程中的变形图2-10金属切削过程中的滑移线和流线示意图图2-10是在直角自由切削工件条件下观察绘制得到的金属切削滑移线和流线示意图，流线是被切金属在切削过程中流动的轨迹。图2-10金属切削过程中的滑移线和流线示意图切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域。（1）第一变形区被切金属向右运动进入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。图2-10金属切削过程中的滑移线和流线示意图从OA线到OM线的区域（图中Ⅰ区）称

2、为第一变形区。（2）第二变形区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。图2-10金属切削过程中的滑移线和流线示意图基本上和前刀面平行的这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。（3）第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。图2-10金属切削过程中的滑移线和流线示意图这一区域（图中Ⅲ区）称为第三变形区。在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切滑移变形，以及随之产生的加工硬化。图2-11第一变形区金属的剪切滑移图中，OA、OB和OM等都是等剪应力曲线。OA称作始滑移线

3、，OM称作终滑移线。当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长。但晶粒伸长的方向与滑移方向是不重合的，它们之间的夹角为。图2-12滑移与晶粒的伸长在一般切削速度下，第一变形区的宽度仅为0.02~0.2mm,故常用一剪切面来表示。晶粒纤维化的方向剪切面方向剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以表示。图2-13为模拟塑性金属切屑形成过程。图2-13切屑形成过程示意图当刀具切入时，卡片之间滑移的方向就是剪切面的方向。2.切屑的受力分析如图2-14所示，在直角自由切削的情况下，分别图2-14作用在切屑上的力作用在切屑和剪切面上各有一对力，即前刀面上的切削

4、合力与剪切面上的抵抗合力。图2-15直角自由切削时力与角度的关系若假定这两个合力互相平衡，则可将上述两对力都画在切削刃的前方（图2-15）,其中F是Ff和Fn的合力，称为切屑形成力。AD表示切削层公称横截面积,As表示剪切面的面积,表示剪切面上的剪应力,则由图2-15知，（2-10）（2-9）（2-8）二、切削变形程度切削变形程度有三种不同的表示方法。1.变形系数h图2-16变形系数h的计算在切削过程中，刀具切下的切屑厚度hch通常都要大于工件上切削层厚度hD，而切屑长度lch却小于切削层长度lc，如图2-16所示。图2-16变形系数h的计算

5、切屑厚度hch与切削层厚度hD之比称为厚度变形系数ha；而切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数hl。由图2-16知（2-11）由于切削层变成切屑后，宽度变化很小，切削前后的体积可看作不变，故变形系数h的值是大于1的数,它直观地反映了切屑的变形程度，h越大，变形越大。因为h值易于测量，所以在生产实际中应用较广。2.相对滑移既然切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，当然就可以用相对滑移来衡量切削过程图2-17剪切变形示意图的变形程度。图2-17中，平行四边形OHNM发生剪切变形后，变为平行四边形OGPM，其相对滑移为（2-1

6、2）3.剪切角由式（2-11）知，剪切角与切削变形h有密切关系。增大，切削变形h减小，因此也可以用剪切角来衡量切削变形的程度。（2-11）在剪切面上金属产生了滑移变形，最大切应力就在剪切面上。根据材料力学平面应力状态理论，主应力方向与最大切应力方向的夹角应为45º，故有（2-13）则图2-15直角自由切削时力与角度的关系分析上式可知：1）前角o增大时，剪切角随之增大，使切削变形减小。2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，使切削变形增大。（2-13）三、前刀面上的摩擦图2-18刀屑界面上正应力和切应力的分布如图2-18所示为切削钢材时，

7、刀具对切屑产生的正应力和切向应力沿前刀面的分布。图2-18刀屑界面上正应力和切应力的分布在切屑与刀具前刀面接触的OB长度内存在两种不同的接触状态。在一般切削条件下，粘结接触区的摩擦力占前刀面上总摩擦力的85%，故在研究前刀面上的摩擦时，应以粘结接触区的摩擦为主要依据。粘结接触区距切削刃为x处的摩擦因数式中(x)—前刀面上距切削刃为x处的正应力。由于(x)随x变化，故在粘结接触区切屑与前刀面的摩擦因数是一个变值，离切削刃越远，摩擦因数越大，其平均摩擦因数式中Fz、Fnz—粘结接触区的摩擦力和正压力；bD—切削层公称宽度；av—粘结接触区平均

8、正应力。（2-14）四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1.积屑瘤的形成及其影响在切削速度不高而又能形成连续