第二章-金属切削原理(机械制造技术A).ppt

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1、第二章第二章 金属切削过程金属切削过程本章要点切屑的形态切屑变形的度量变形区的划分前刀面的摩擦及其对切屑的影响切屑变形的变形规律积屑瘤FABOM45a）正挤压正挤压FABOM45b）偏挤压偏挤压OMFc）切削切削切削层刀具2.1 金属切削过程概述金属切削过程概述切屑的形成切屑的形成 图图2-2 切屑形成区域的滑移切屑形成区域的滑移滑移变形区滑移变形区 第第变形区：变形区：即滑移变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。切削力和切削热的主要来源。切削部位三个变形区 第第变形区：变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗

2、糙度、加工硬化和残余应力）的主要原因。第第变形区：变形区：靠近前刀面的切屑底层，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。变形区的划分变形区的划分2.1 金属切削过程概述金属切削过程概述2.1 金属切削过程概述金属切削过程概述第第变形区变形区 图图2-4 金属切削过程示意图金属切削过程示意图2.1 金属切削过程概述金属切削过程概述动画切削变形过程示意图切削变形过程示意图工工 件件刀 具2.1 金属切削过程概述金属切削过程概述 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化滞留粘接长大2.2 积屑瘤积屑瘤积屑瘤的产生积屑瘤的产生切屑

3、刀具积屑瘤积屑瘤2.2 积屑瘤积屑瘤积屑瘤对前角和切削厚度的影响1)1)积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具进行切削，能进行切削，能保护刀具保护刀具，减少了刀具的磨损。，减少了刀具的磨损。2)2)积积屑屑瘤瘤使使刀刀具具的的实实际际工工作作前前角角增增大大，刀刀具具变变锋利锋利，切屑变形和切削力减小。，切屑变形和切削力减小。3)3)积积屑屑瘤瘤的的顶顶端端从从刀刀尖尖伸伸向向工工件件内内层层，将将影影响响工件的尺寸精度工件的尺寸精度。4)4)积积屑屑瘤瘤直直接接影影响响工工件件加加工工表表面面的的形形状状精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度。碎碎片片的的脱脱

4、落落与与再再生生，造造成成切切削削力力的波动的波动，引起振动，而且加剧，引起振动，而且加剧刀具的磨损刀具的磨损。2.2 积屑瘤积屑瘤积屑瘤的作用积屑瘤的作用积屑瘤的作用积屑瘤的作用u积屑瘤的利弊积屑瘤的利弊粗加工时：粗加工时：保护刀具、增大前角。（保护刀具、增大前角。（利）利）精加工时：精加工时：严重影响加工表面的尺寸精度和严重影响加工表面的尺寸精度和粗糙度。粗糙度。（弊）（弊）2.2 积屑瘤积屑瘤u积屑瘤的控制积屑瘤的控制：（切削速度影响积屑瘤的主要：（切削速度影响积屑瘤的主要因素）因素）1 1）控制切削速度；）控制切削速度；2 2）塑性材料的热处理；）塑性材料的热处理；3 3）增大前角、减

5、小进给量；）增大前角、减小进给量；4 4）采用切削液。）采用切削液。2.2 积屑瘤积屑瘤2.3 切屑的形态切屑的形态 图图2-9 切屑类型切屑类型a)带状切屑带状切屑 b)节状切屑节状切屑 c)粒状切屑粒状切屑 d)崩碎切屑崩碎切屑2.3 切屑的形态切屑的形态切屑类型切屑类型图 切屑形态照片2.3 切屑的形态切屑的形态形成条件影响名称名称简图形态变形带状，底面光滑，带状，底面光滑，背面呈毛茸状背面呈毛茸状节状，底面光滑有裂节状，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状纹，背面呈锯齿状粒状不规则块状颗粒剪切滑移尚未达剪切滑移尚未达到断裂程度到断裂程度局部剪切应力达到断局部剪切应力达到断裂强度裂强度剪切应力完

6、全达剪切应力完全达到断裂强度到断裂强度未经塑性变形即未经塑性变形即被挤裂被挤裂加工塑性材料，加工塑性材料，切削速度较高，切削速度较高，进给量较小，进给量较小，刀具前角较大刀具前角较大加工塑性材料，加工塑性材料，切削速度较低，切削速度较低，进给量较大，进给量较大，刀具前角较小刀具前角较小加工塑性材料加工塑性材料,进一步降低切削进一步降低切削速度，增大进给速度，增大进给量，减小前角时量，减小前角时加工硬脆材料，加工硬脆材料，刀具前角较小刀具前角较小切削过程平稳，切削过程平稳，表面粗糙度小，表面粗糙度小，妨碍切削工作，妨碍切削工作，应设法断屑应设法断屑切削过程欠平稳，切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳表

7、面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削力波动较大，切削过程不平稳，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳表面粗糙度不佳切削力波动大，有切削力波动大，有冲击，表面粗糙度冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀恶劣，易崩刀带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑总结：总结：切屑类型及形成条件切屑类型及形成条件2.3 切屑的形态切屑的形态脆性金属：脆性金属：2.3 切屑的形态切屑的形态切屑形态控制：切屑形态控制：塑性金属：塑性金属：带状带状节状节状粒状粒状针状切屑针状切屑 不能太大，因有冲击不能太大，因有冲击 u变形系数：变形系数：2.4 切屑变切屑变形的度量形的度量llca0ac2.4 切屑变切屑变形的度量形的度量相对滑移系数：相

8、对滑移系数：相对滑移系数相对滑移系数 剪切变形示意图剪切变形示意图 AB2.4 切屑变切屑变形的度量形的度量FsFnVFnsFfFnsFsFfFrFrFn2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响作用在切屑上的力作用在切屑上的力FfFsFnsFnFrFzFy2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响切削层的截面积Ac剪切面的截面积As剪切力：总切削力：（1）当前角）当前角 增大时，增大时，角随之增大，变形减小。角随之增大，变形减小。（2）当摩擦角）当摩擦角 增大时，增大时，角随之减小，变形增大。角随之减小，变形增大。2.5 前刀面的磨

9、擦及其对切屑变形的影响前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响切削方程式切削方程式 主主主主应应应应力力力力方方方方向向向向与与与与最最最最大大大大剪剪剪剪应应应应力力力力方方方方向向向向的的的的夹夹夹夹角角角角应应应应为为为为4545，即即即即Fr与与与与Fs的夹角应为的夹角应为的夹角应为的夹角应为4545，故有，故有，故有，故有 作用角作用角图图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响工件材料强度对切屑变形的影响2.6 切屑变切屑变形的变化规律形的变化规律工件材料的影响工件材料的影响2.6 切屑变切屑变形的变化规律形的变化规律刀具前角的影响刀具前角的影响2.6 切屑变切屑变形的变化规律形的变化规律切

10、削速度的影响切削速度的影响积屑瘤2.6 切屑变切屑变形的变化规律形的变化规律切削厚度的影响切削厚度的影响第二章总结第二章总结:概念概念：三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑类型、直角自由切削、摩擦角、作用角类型、直角自由切削、摩擦角、作用角分析分析：积屑瘤的作用有哪些？切屑变形的控制方法？切屑变形的度量公式（变形系数和相对滑移）切削方程式及其意义 切屑变形的影响因素 Thank you for your listening!作业1、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么？2、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。3、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及预防方法。预防方法。4、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么样的关系？样的关系？5、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义，、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义，并据此分析并据此分析 和和 对变形的影响。对变形的影响。