前刀面的摩擦.ppt

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1、2.3.2前刀面上的摩擦与积屑瘤2.3.1前刀面上的摩擦在前刀面存在着刀‐屑摩擦，它影响到切屑的形成、切削力、切削温度及刀具的磨损；此外，还影响积屑瘤的形成，从而影响已加工表面的质量.前刀面上法应力的分布下图所示。靠近切削刃处法应力较大，远离切削刃处较小。因而刀-屑接触长度OB上存在两种类型的接触。OA段上形成紧密型接触，AB段上形成峰点型接触。OA段上的摩擦系数为它是一个变数，所以OA段上的摩擦不服从古典摩擦法则。τs—工件材料的剪切屈服强度。σ（x）—正应力。AB段上的摩擦系数为它是一个常数，所以AB段上的摩擦服从古典摩擦法则。σ

2、s—材料的压缩屈服极限。在一般切削条件下，来自OA段的摩擦力占总摩擦力的85%。因此，切削时前刀面上的摩擦由紧密型接触区的摩擦起主要作用，也就是说，前刀面上的摩擦不服从古典摩擦法则。2.3.2积屑瘤1．积屑瘤现象在金属切削过程中，常常有一些从切屑和工件上来的金属冷焊并层积在前刀面上，形成一个非常坚硬的金属堆积物，其硬度是工件材料硬度的2~3.5倍，能够代替刀刃进行切削，并且以一定频率生长和脱落。这种堆积物称为积屑瘤。当切削钢、球墨铸铁、铝合金等塑性材料时，在切削速度不高，而又能形成带状切屑的情况下生成积屑瘤。2．积屑瘤与切削速度的关系

3、切削速度很低，形成粒状或节状切屑，没有积屑瘤生成。中速时形成带状屑，冷焊条件逐渐形成，随着切削速度的提高积屑瘤高度也增加。积屑瘤高度随切削速度的提高而减小，直到积屑瘤消失。切削速度进一步提高，切削温度较高冷焊消失，积屑瘤不存在。播放2.4影响切削变形的因素（一）、工件材料的影响工件材料的强度和硬度越大，切削温度越高，τs减小，摩擦系数μ减小，结果引起变形系数ξ减小。实验结果也表明，工件材料的强度和硬度越大，变形系数ξ越小。（二）、刀具前角的影响从剪切角的表达式Φ=π/4-β+γо可直观地看出，当前角增大时，剪切角Φ增大。但实验证明，随

4、着前角γо的增大，摩擦角β（或摩擦系数μ）也随之增大。例如用高速钢刀具切削40钢，hD=0.1mm，当γо=10°时，μ=0.61；当γо=30°时，μ=0.79。前角γо的增大直接增大了剪切角Φ，而通过摩擦角β间接减小了剪切角Φ，但是直接影响超过了间接影响，最终剪切角Φ增大了。所以前角γо增大，变形系数ξ减小。（三）、切削速度的影响当νc＜22（单位：m/min，下同）时，ξ随着νc的增大而减小，在8＜νc＜22范围内，积屑瘤随着νc增大逐步形成，积屑瘤前角γb也逐渐增大，所以变形系数ξ减小；当22＜νc＜84时，ξ随着νc的增大而

5、增大，这是由于积屑瘤随着νc的增大而逐渐减小，积屑瘤前角γо也逐渐减小，所以变形系数ξ增大；当νc＞84时，ξ随着νc的增大而减小；当νc＞84时，积屑瘤消失，切削温度起主要作用。随着νc的增大，切削温度升高，使切屑底层金属的τs下降，因而摩擦系数μ减小，摩擦角β随之减小，剪切角Φ增大，故变形系数ξ减小。（四）、切削厚度的影响ξ随着切削厚度的增大而减小。这是由于切削厚度增大时，切削温度升高使τs下降，因此摩擦系数μ减小，引起剪切角Φ增大，变形系数ξ减小。2.5切削力刀具切削工件使金属层变形的过程也就是刀具和工件之间力的相互作用过程。切

6、削力直接影响切削热的产生，并进一步影响刀具磨损、刀具使用寿命、加工精度和已加工表面质量，切削力又是计算切削功率，制订切削用量，设计机床、刀具、夹具的重要参数。因此，研究切削力的规律和计算方法，将有助于分析切削机理，并对生产实际有重要的实用意义。2.5.1切削力的来源在刀具作用下，被切金属层、切屑和已加工表面层金属都要产生弹性变形和塑性变形。由于切屑沿前刀面流出，故有摩擦力作用于前刀面；刀具与工件之间有相对运动，又有摩擦力作用于后刀面。变形抗力摩擦力2.5.2切削合力、分力和切削功率1.切削合力和分力以车削外圆为例。忽略副切削刃的切削作

7、用及其它影响因素，合力F在刀具的主剖面内。为了便于测量和应用，可以将F分解为三个相互垂直的分力。主切削力Fc—它垂直于基面，于切削速度νc的方向一致，又称为切向力。切深抗力Fp—它在基面内，并与进给方向相垂直。进给抗力Fƒ—它在基面内，并与进给方向相平行。Fp，Fƒ与FN有如下关系：Fp=FNcoskr；Fƒ=FNsinkr2.切削功率切削功率是各切削分力消耗功率的总和。在车削外圆时，Fp不做功，只有Fc和Fƒ做功，因此，切削功率可按下式计算：式中Fc—主切削力，N；νc—切削速度，m/s；Fƒ—进给抗力，N；nw—工件转速，r/s；

8、ƒ—进给量，mm/r。Pc=Fcνc×10-3（kw）由于Fƒ小于Fc，而Fƒ方向的进给速度又很小，因此Fƒ所消耗的功率很小（＜1%），可以忽略不计。一般切削功率按上式计算即可。PE=Pc/η根据切削功率选择机床电机时，