金属切削的变形过程1 7金属切削的变形过程ppt课件.ppt

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1、机械制造技术基础太原理工大学机械工程学院2013-7-19第二章金属切削过程的基本规律及应用（第一讲）主讲人：王晓玲机械制造技术基础机械制造技术基础内容提要金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程的优劣直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。金属切削过程中产生切削变形、切削力、切削热与切削温度以及刀具的磨损四大现象。分析、了解各现象产生的原因并掌握其规律，指导、优化生产过程。第二章金属切削过程的基本规律及应用2.1.1切屑的形成过程2.1.1.1切屑形成的基本特征及典型模型比较：2.1(a)塑

2、性金属受挤压2.1(b)金属切削过程内部在产生主应力的同时，还将产生剪应力，当物体内最大剪应力达到某一限度时就产生塑性变形。如果是金属切削过程，通常只在AB方向产生滑移。如果是脆性材料(如铸铁)，则沿此剪切面被剪断。[提示]为了使问题简化，便于观察和分析，大多采用直角自由切削方式进行研究。机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程第二章金属切削过程的基本规律及应用如图2.2(a)所示，当刀具作用于切削层，切削刃由m至A时，切削层单元1′、2′、3′、4′…等，沿着剪切面AB依次发生剪切滑移，于是被切金属层就转变为切

3、屑。从力学观点看，刀具前刀面对切削层金属所作用的压力对切屑产生一个弯曲力矩，迫使切屑卷曲，如图2.2(b)所示。机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程图2.2切屑形成典型模型第二章金属切削过程的基本规律及应用研究表明：金属切削过程的实质，就是被切削金属在刀具切削刃及前刀面的推挤作用下，沿着剪切面产生剪切变形并转变为切屑的过程。另一方面由于已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦，同样产生弹、塑性变形。为了便于进一步分析切削层变形规律，可将整个切削区域划分为三个变形区。机械制造技术基础2.1金属切削的变形

4、过程第二章金属切削过程的基本规律及应用2.1.1.2金属切削过程中的三个变形区经过剪切变形区后：一方面形成的切屑要沿前刀面方向流出，还必须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力，切屑进一步发生变形。[提示]三个变形区各有特点且相互联系。第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；特点：金属的剪切滑移变形；机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程图2.3金属切削过程中的三个变形区第二章金属切削过程的基本规律及应用第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；特点：金属的挤压摩擦变形；第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层

5、内产生的变形区；特点：金属的挤压摩擦变形。2.1.1.3剪切区的变形(1)第Ⅰ变形区金属的剪切滑移取金属内部质点P来分析滑移过程(见图2.4)：P点移到1位置时，产生了塑性变形。即在该处剪应力达到材料的屈服极限，在1处继续移动到1′处的过程中，P点沿最大剪应力方向的剪切面上滑移至2处，之后同理继续滑移至3、4处,离开4处后，就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质点。在切削层上其余各点，移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度范围内，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。机械制造技术基础2.1金属切削的

6、变形过程第二章金属切削过程的基本规律及应用第Ⅰ变形区：AC、AE之间为第Ⅰ变形区。剪切面：由于切屑形成时应变速度很快、时间极短，故AC、AE面相距很近，一般约为0.02～0.2mm，所以常用AB滑移面来表示第一变形区，AB面亦称为剪切面。剪切角：剪切面与切削速度方向的夹角称为剪切角，用φ表示。机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程第二章金属切削过程的基本规律及应用(2)变形程度的度量1)相对滑移ε[提示]切削过程中金属变形的主要特征是剪切滑移，所以常用第Ⅰ变形区的滑移变形的大小近似地表示切削过程的变形量，即可近

7、似地用相对滑移ε来度量切屑的变形程度。如图2.5所示，在切削过程中，当平行四边形AA′B′B发生剪切变形，变为AA′′B′′B时，这个相对滑移可以近似地认为是发生在剪切面A′B′上。滑移量为△s，相对滑移ε表示为：机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程(2.1)第二章金属切削过程的基本规律及应用2)变形系数Λh[提示]变形系数是衡量变形的另一个参数，用它来表示切屑的外形尺寸变化大小（如图2.6所示）。切屑经过剪切变形，又受到前刀面摩擦后，与切削层比较，它的长度缩短lch＜lc，厚度增加即hch＞hD（宽度不变)

8、，这种切屑外形尺寸变化的变形现象称为切屑的收缩。变形系数Λh表示切屑收缩的程度，即：机械制造技术基础2.1金属切削的变形过程(2.2)式中lc、hD——切削层长度和厚度lch、hch——切屑长度和厚度。第二章金属切削过程的基本规律及应用由图2.6可知，剪切角φ变化对切屑收缩的影响：φ增大，剪切面AB减短，切屑厚度hch减小，故Λh变小，它们之间的关系如下：机械制造技术基础