第2章金属切削的基本规律及其应用ppt课件.ppt

《第2章金属切削的基本规律及其应用ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机械制造技术基础张松山东大学机械工程学院2011年03月第二章金属切削过程的基本规律目的要求：掌握金属切削过程的四大规律。1)  切屑的形成掌握切屑变形过程及表示变形程度的方法；掌握刀屑变形区的变形与摩擦规律；掌握影响切屑变形的因素。第二章金属切削过程的基本规律2)  切削力掌握切削力的来源、切削合力、分力及切削功率；牢固掌握影响切削力的主要因素。3）切削热和切削温度掌握切削热的来源及传出规律；掌握切削区的温度分布规律；掌握影响切削温度的主要因素。4) 刀具磨损、破损牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因；牢固掌握刀具磨钝标准及刀具寿命的概念；掌握切削参

2、数与刀具寿命的关系及合理寿命的选择原则；掌握刀具破损形态及破损原因。第一节金属切削过程中的变形金属切削是指通过切削运动，由刀具从工件上切下多余的金属层而形成切屑并获得已加工表面的过程。切削变形规律是切削过程中诸如切削力、切削热和切削温度、刀具磨损等规律的重要理论基础。一、挤压与变形刀具前刀面对金属层进行挤压，金属层材料产生剪切滑移。第一节金属切削过程中的变形二、切削层金属的变形1.变形区的划分（以直角自由切削方式切削塑性材料为例）。根据实验，切削层金属在刀具作用下变成切屑，大体可划分为三个变形区。切屑根部金相照片（l）第一变形区（Ⅰ）或剪切区从OA线（始滑移线

3、）金属开始发生剪切变形，到OM线（终滑移线）金属晶粒剪切滑移基本结束，AOM区域叫第一变形区或剪切区。是切屑变形的基本区，其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。（2）第二变形区（Ⅱ）：刀屑接触区切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，使靠近前刀面的晶粒进一步剪切滑移。特征是晶粒剪切滑移剧烈呈纤维化，纤维化方向平行前刀面，有时有滞流层。（3）第三变形区（Ⅲ）：刀工接触区。已加工表面受到刀具刃口钝圆和后刀面挤压和摩擦。有时也呈纤维化，其方向平行已加工表面，也产生加工硬化和回弹现象。三个变形区汇集在切削刃附近，应力集中而又复杂。三个变形区内的变形又相互影响。2.第

4、一变形区内金属的剪切变形金属在第一变形区滑移过程刀具挤压工件，产生变形滑移挤裂切离位置P12（3）44以后应力状态<s=s>s>s无剪应力流动方向切削速度v合成运动合成运动合成运动前刀面区域切削层金属第一变形区切屑金属在第一变形区滑移过程切削层金属是在AOM区内通过剪应力产生滑移变成切屑(Chip)的。AOM区叫做第一变形区。OA线叫始滑移线,OM线叫终滑移线。其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。在一般速度范围内，第一变形区宽度仅0.20.02mm，所以可看成一个面—即剪切面。剪切面与切削速度之间夹角叫剪切角，以表示。o滑移与晶粒

5、伸长切削层金属的变形，从晶体结构看，就是沿晶格中晶面的滑移。假定金属晶粒为圆形，受剪应力作用后，晶格中晶面产生滑移，晶粒变椭圆形。切屑形成过程卡片模型切削层金属就象一摞卡片，在刀具作用下受剪应力后，沿刀具前刀面滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面方向。卡片模型切屑形成过程FEM模拟切屑形成过程FEM模拟切屑形成过程FEM模拟研究切削变形的实验方法侧面变形观察法高速摄影法快速落刀法SEM观察法光弹性、光塑性实验法其它方法，如：X射线衍射等卡片模型SEM观察法3.变形程度的表示方法剪切角φ(希腊字母[fai])剪应变(希腊字母epsilon)变形系数(希腊字母[

6、ksai]克赛)(1)剪切角：剪切面与切削速度之间夹角。在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。剪切角可采用快速落刀实验获得切屑根部照片再测量得到。(2)变形系数（克赛）由实验和生产可知，切屑厚度hch大于切削层厚度hD，切屑长度lch小于切削层长度lD。变形系数：长度变形系数：切削层长度与切屑长度之比l=lD/lch(>1)厚度变形系数：a=hch/hD(>1)忽略切屑宽度的变化，有=a=l变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易求得，生产中常用。变形系数求法lchhDhchlD(3)剪应变剪应变与相对

7、滑移关系为=s/y，s=NP，y=MK故=NP/MK=(NK+KP)/MK=ctg+tg(-0)剪切变形示意图变形系数、剪切角和剪应变的关系以上是按纯剪切观点提出的，而切削过程是复杂的，既有剪切又有挤压和摩擦的作用。显然以上理论有局限性。如=1时，hch=hD，似乎切屑没有变形，但事实上切屑有相对滑移存在。三、刀屑接触区的变形与摩擦切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面的切屑底层进一步变形成为第二变形区。刀—屑接触区的变形与摩擦切屑底层晶粒纤维化，流速减慢甚至会停滞在前刀面上；切屑发生弯曲；刀—屑接触区温度升高；第二变形区的挤

8、压和摩擦影响切屑的流出，从而影响第一变