金属切削2_第2章 金属切削加工理论及其应用ppt课件.ppt

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1、第2章　金属切削加工理论及其应用2.1　切削变形2.2　切削力2.3　切削热与切削温度2.4　刀具磨损与刀具寿命2.5　切削液及其选用2.6　刀具几何参数的合理选择2.7　切削用量的合理选择2.1　切削变形2.1.1　金属切削层的切削变形1.切削变形的力学本质图2 - 1　金属的挤压与切削的比较2.切削过程中的三个变形区2.1　切削变形图2 - 2　切削变形状态a)正交平面中的受力情况　b)金相照片2.1　切削变形(1)第一变形区　由始滑移面OA与终滑移面OM所围成的区域(Ⅰ)称为第一变形区，也称剪切滑移区。(2)第二变形区　它是指

2、刀—屑接触区，即与前面接触的切屑底层内产生的变形区域(Ⅱ)，切屑沿刀具前面流出时进一步受到刀具前面的挤压和摩擦，切屑卷曲，靠近前面处晶粒纤维化，其方向基本上和刀具前面平行。(3)第三变形区　它是指刀—工件接触区，亦即近切削刃处已加工表面层内产生的变形区域(Ⅲ)。2.1.2　切屑的形成与切屑类型1.切屑的形成过程2.1　切削变形图2 - 3　切屑的形成过程a)形成切屑的剪切滑移过程　b)切屑形成模型2.1　切削变形2.切屑的类型图2 - 4　切屑的类型a)带状切屑　b)节状切屑　c)粒状切屑　d)崩碎切屑(1)带状切屑　它是最常见的屑

3、形之一(见图2 - 4a)。(2)节状(挤裂)切屑　切削层在塑性变形过程中，剪切面上局部位置处剪应力达到材料强度极限而产生局部断裂，使切屑顶面开裂形成节状，外表面呈锯齿形，如图2 - 4b所示。2.1　切削变形(3)粒状(单元)切屑　对于切削塑性金属材料，如果整个剪切平面上产生的剪应力超过材料强度极限，节状(挤裂)切屑便被剪切断裂成颗粒状，即形成粒状(单元)切屑，如图2 - 4c所示。(4)崩碎切屑　在切削铸铁等脆性金属时，由于脆性材料抗拉强度低，刀具切入后，切削层未经塑性变形，就会在材料组织的石墨与铁素体之间的疏松界面上产生不规则

4、崩裂，形成崩碎切屑，如图2 - 4d所示。2.1.3　切削变形程度的表示方法切削变形是材料微观组织的动态变化过程，因此，变形量的计算很复杂，但为了深入分析和定量研究切削变形的变化规律，通常可用切削变形系数Ah来衡量切削变形程度。2.1　切削变形图2 - 5　切削变形程度表示a)切屑与切削层的外形尺寸　b)切屑的厚度增加、长度缩短　c)前角、剪切角与切削变形的关系2.1　切削变形2.1.4　切屑与刀具前面之间的摩擦和积屑瘤在塑性金属切削过程中，由于切屑底层与刀具前面之间存在着强烈的挤压和剧烈的摩擦，使切屑底层金属的流动速度低于上层的流

5、动速度而形成滞流层，如图2 ⁃ 6a所示。图2 - 6　积屑瘤a)内摩擦应力分布　b)积屑瘤外形　c)积屑瘤外形尺寸加工条件：工件材料45钢、刀具材料W18Cr4V、=5°、=20m/min、f=0.23mm/r2.1　切削变形1.积屑瘤对切削过程的影响(1)保护刀具　由于它的硬度高于工件材料硬度的2～3倍，故能代替切削刃切削，对刀具切削刃有保护作用。(2)增大工作前角　积屑瘤形成后，增大了刀具的实际工作前角，使刀具变得锋利，从而减小了切削变形，降低了切削力。(3)增大切削厚度　由于积屑瘤前端伸出于切削刃之外，加工时会产生过切现

6、象，使切削厚度增加了ΔhD。2.1　切削变形(4)增加已加工表面粗糙度　首先，由于积屑瘤高度非周期性的变化，使得切削厚度也无规则变化，工件已加工表面会出现高低不平；其次，脱落掉的积屑瘤碎片粘附在已加工表面上恶化表面粗糙度；另外，积屑瘤高度的不断变化造成刀具切削刃高度的不断变化会引起振动，导致在工件已加工表面上刻划出沟纹，严重影响已加工表面粗糙度。2.抑制和消除积屑瘤的措施1)增大刀具前角，使得切削轻快，可减少积屑瘤的产生。图2 - 7　切削速度对积屑瘤的影响加工条件：加工材料45钢=4.5mm　f=0.67mm/r2.1　切削变形

7、2)减少进给量和切削厚度。3)采用低速或高速切削，避开容易产生积屑瘤的中等切削速度，如图2 - 7所示，是切削45钢时积屑瘤与切削速度之间的关系。4)提高刀具刃磨质量、合理选用切削液，可以减轻摩擦，降低切削温度和减少粘结，能够抑制积屑瘤的产生或降低积屑瘤的高度。5)合理调节各切削参数间的关系，以防止形成中温区域。6)对工件材料进行适当热处理，提高其硬度，就降低工件的塑性。2.1.5　已加工表面变形和加工硬化1.产生加工硬化的原因2.控制和减轻硬化的措施2.1　切削变形(1)磨出锋利的切削刃　在刀具刃磨时，明显减小切削刃的钝圆弧半径r

8、n，能够减小切削过程中的摩擦，从而使硬化程度有效降低。(2)增大前角γo或增大后角αo增大前角γo或后角αo，都能使切削刃钝圆弧半径rn减小，切削刃变得锋利，切削变形随之减小，加工硬化程度也随之降低。(3)减小背吃刀量ap适当减小背吃