2.1金属切削过程的基本规律及其应用.pptVIP

③刃倾角λs 由实验可知，刃倾角λs对主切削力Fz影响很小，但对切深抗力Fy、进给抗力Fx影响较显著。 刃倾角λs的绝对值增大时，使主切削刃参加工作长度增加，摩擦加剧；但在法剖面中刃口圆弧半径rβ减小，刀刃锋利，切削变形减小。上述作用的结果是使Fz变化很小。 刃倾角λs对Fy、Fx的作用如图2.23所示，当刃倾角λs由正值向负值变化时，使正压力Fn倾斜了刃倾角λs ，从而改变了合力Fr及其分力Fxy的作用方向，Fxy的切深分力Fy增大、进给分力Fx减小。通常刃倾角λs每增减l°，使切深分力Fy增减，2％～3％。 图2.23 刃倾角λs对切削力Fy、Fx影响 下面简要介绍M.E.Merchant提出的按最少能量原则来确定剪切角φ的原理。 由图2.6可知，切削力Fz为： (2)剪切角φ确定 (2.8) 欲求最小切削力或耗能最少时的剪切角φ，则取 ，然后求解出φ为： （2.9） 此外，也可按最大剪应力的理论，求出剪切角 为： 从式（2.9）中也可看出第Ⅱ变形区产生的摩擦对第Ⅰ变形区剪切变形的影响规律。 （3）切屑与前刀面间的摩擦 切屑与前刀面间的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同。切屑与前刀面接触部分划分为两个摩擦区域，如图2．7所示有粘结区和滑动区。 经测定切屑与前刀面间摩擦区的内应力分布如图2．7所示。 图2.7 应力分布 剪应力τ的分布 在粘结区内τ基本上是不变的，它等于较软金属的剪切屈服极限τs；在滑动区剪应力τ是变化的，离切削刃越远，τ越小。 正应力σ分布 在接触区内正应力σ是变·化的，离切削刃越远，前刀面上正压力越小，故正应力σ越小。近切削刃处正应力σ为最大值 式中 Ffi、Fni—分别指粘结区内的摩擦力和正压力； Ari—粘结面积； σav——粘结区内平均正应力。 粘结区内的摩擦系数μ计算方法如下： (2.10) 如图2.8所示，积屑瘤是堆积在前刀面上近切削刃处的一个楔块，图2．8为积屑瘤替代切削刃参加切削情况。当积屑瘤的顶部具有大的刃口圆弧半径时(图中R0.134mm)，会产生较大的挤压作用。此外，由于积屑瘤顶部凹凸不平和脱落后粘附在已加工表面上，促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工时应尽量避免或抑制积屑瘤的产生。 图2.8 积屑瘤 (4)积屑瘤 合理控制切削条件，调节切削参数，尽量不形成中温区域，就能较有效地抑制或避免积屑瘤的产生。以切削中碳钢为例，从图2.9曲线可知，低速(vc≤3m／min左右)切削时，产生的切削温度很低；较高速(vc60m／min)切削时，产生的切削温度较高，这两种情况的摩擦系数均较小，故不易形成积屑瘤。在中速(vc≈20m／min)，积屑瘤的高度达到最大值。 图2.9 切削速度对积屑瘤的影响 形成积屑瘤的条件主要决定于切削温度。 此外，接触面间压力、粗糙程度、粘结强度等因素都与形成积屑瘤的条件有关。 2.1.1.5 切削变形的变化规律 从相对滑移ε、变形系数Λh计算式中可知，切屑变形的程度主要决定于剪切角φ和摩擦系数μ的大小。改变加工条件，促使φ增大、μ减小，就能减小切屑变形。 影响切屑变形的因素很多，下面介绍的是其中最主要的、起决定作用的几个因素。 （1）前角 增大前角γ0，使剪切角φ增大，变形系数Λh减小，因此，切屑变形减小。 2.1.1.5 切削变形的变化规律 (2)切削速度 切削速度vc是通过积屑瘤使剪切角φ改变和通过切削温度使摩擦系数μ变化而影响切削变形的。 图2.11 切削速度vc对Λh的影响 如图2.1l以中碳钢为例。 vc 超过40m/min继续增高，由于切削温度逐渐升高，致使摩擦系数μ下降，故变形系数Λh减小。 vc在3~20m/min范围内提高，积屑瘤高度随着增加，刀具实际前角增大，使剪切角φ增大，故变形系数Λh减小 vc＝20m/min时， Λh值最小 vc在20 ~40m/min范围内提高，积屑瘤逐渐消失，刀具实际前角减小，使φ减小， Λh增大。 此外，在高速时