第2章金属切削基本原理.ppt

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1、第2章金属切削基本原理（时间：3次课，6学时）第2章金属切削基本原理教学目标：金属切削就是用刀具把工件表面上多余的金属切掉，以获得需要的工件形状和尺寸。切削过程的实质是工件切削层在刀具前刀面的挤压下产生塑性变形，变成切屑的复杂过程。在这个过程中的许多物理现象如：切削力、切削热和刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等，都与金属的变形有密切的关系，都会影响加工质量、生产率和生产成本。通过本章的学习，要了解金属切削基本原理，掌握金属切削变形过程的规律，从而主动地加以有效的控制，以便创造出更先进的加工方法和高效率

2、的切削刀具，以适应现代制造技术发展的需要。第2章金属切削基本原理教学重点和难点：切削变形切削力切削热刀具磨损刀具几何参数选择切削用量选择第2章金属切削基本原理案例导入：要加工如图2.1所示短轴。怎样才能把多余的材料去掉？要多大的切削力？如何选择刀具的几何参数和切削用量？第2章金属切削基本原理图2.1短轴第2章金属切削基本原理2.1金属切削过程2.2切削力2.3切削热与切削温度2.4刀具磨损与刀具耐用度2.5磨削机理2.6刀具几何参数与切削用量的选择2.1金属切削过程2.1.1切削变形与切屑的形成2.1

3、.2切屑的类型2.1.3切削变形程度的表示方法2.1.4前刀面上的摩擦与积屑瘤2.1.5已加工表面的形成过程2.1.6影响切屑变形的主要因素2.1金属切削过程金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑的过程。研究切削过程的物理本质及其变化规律，对提高切削加工生产率，保证加工质量，降低加工成本有着很重要的意义。2.1.1切削变形与切屑的形成1.切削层与切削层参数在切削过程中，主运动一个切削循环内，刀具从工件上所切除的金属层称为切削层。如图2.2所示，车削时工件旋转一周，刀具从

4、位置II移到了I，I与II之间的材料层即为切削层。2.1.1切削变形与切屑的形成图2.2切削用量和切削层参数2.1.1切削变形与切屑的形成切削层的参数有：1）切削层公称厚度hD（mm）指垂直于过渡表面测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面间的距离。hD反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由图2.2可知hD﹦fsinκr（2-1)2）切削层公称宽度bD（mm）指沿过渡表面测量的切削层尺寸。bD反映了切削刃参加切削的长度。由图2.2可知bD﹦ap/sinκr(2-2)3）切削层公称横截面积AD（mm2）指在切削

5、层尺寸平面里测量的横截面积。即为切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图2.2可知AD﹦hDbD﹦apf(2-3)2.1.1切削变形与切屑的形成2.切削变形的本质从材料力学中得知，金属材料受挤压时，其内部材料产生应力应变（图2.3所示），在大约与受力方向成45°（图中ＣＢ和ＤＡ方向即剪切方向）的斜截面内剪应力最大。弹性变形---屈服极限---塑性流动---相对滑移材料就被压扁（塑性材料）或剪断（脆性材料）。切削加工与上述挤压相似，只是在切削加工时，受切削层下方（ＢＤ线以下）材料的阻碍，切削层材料不能

6、沿ＣＢ方向滑移，只能沿剪切面向上滑移，于是，切削层材料就转变为切屑，见图2.4。2.1.1切削变形与切屑的形成图2.3金属的挤压与切削2.1.1切削变形与切屑的形成图2.4切削过程示意图2.1.1切削变形与切屑的形成3.切屑的形成过程与三个变形区如图2.5所示，在刀具切入工件后，由于切削刃和前刀面的推挤，工件材料内部的每一点都要产生一定的内应力，离刀具愈近的地方，应力愈大。第一变形区是切屑形成的主要区域(图2.6中Ⅰ区)，在刀具前面推挤下，切削层金属发生塑性变形。2.1.1切削变形与切屑的形成图2.5

7、第一变形区金属的滑移2.1.1切削变形与切屑的形成图2.6金属切削过程中的滑移线和流线示意图2.1.1切削变形与切屑的形成第二变形区：切屑沿前面流动时，进一步受到刀具前面的挤压，在刀具前面与切屑底层之间产生了剧烈摩擦，使切屑底层的金属晶粒纤维化，其方向基本上和刀具前面平行。这个变形区域称为第二变形区(图2.6中Ⅱ区)。第二变形区对切削过程也会产生较显著的影响。第三变形区：切削层金属被刀具切削刃和前面从工件基体材料上剥离下来，进入第一和第二变形区；同时，工件基体上留下的材料表层经过刀具钝圆切削刃和刀具后

8、面的挤压、摩擦，使表层金属产生纤维化和非晶质化，并使其显微硬度提高；在刀具后面离开后，已加工表面表层和深层金属都要产生回弹，从而产生表面残留应力，这些变形过程都是在第三变形区(图2.6中Ⅲ区)内完成的，也是已加工表面形成的过程。第三变形区内的摩擦与变形情况，直接影响着已加工表面的质量。这三个变形区不是独立的，它们有紧密的内在联系和相互影响。2.1.2切屑的类型由于工件材料以及切削条件不同，切削变形的程度也就不同，因而所产生的切屑形态也就多种多样。其基本类