3.1金属切削变形过程.pptVIP

第三章 金属切削的变形过程;二、研究切削变形的实验方法;直角切削;;;;金属在加工过程中会发生剪切和滑移，下图表示了金属的滑移线和流动轨迹，其中横向线是金属流动轨迹线，纵向线是金属的剪切滑移线。可划分为三个变形区;;第Ⅰ变形区： 从OA线（始滑移线）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。 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。;第Ⅱ变形区： 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。 切屑与前刀面的压力很大，高达2～3GPa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。; ;第Ⅲ变形区： 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，晶粒进一步剪切滑移。 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。 ; 刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程 ;设切削层中某点P向切削刃逼近，到1点时切应力达到材料剪切屈服强度?s（? = ?s），1点向前移动的同时，也沿剪切方向滑移，其合成运动轨迹从1点运动到2点而不是2?点，2??2是滑移距离 P点继续逼近刀刃，由于硬化现象，剪应力增大，因此P点经过1—2—3—4，到达4点时剪切滑移结束，沿平行前刀面方向流出成为切屑。;位 置 ;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。;晶粒滑移：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。 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。 ;晶粒滑移示意图 滑移与晶粒伸长;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卡片间滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面方向。;剪切角 ? 剪应变 ? 变形系数 ? 刀屑接触长度 L;1、剪切角? 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，比较麻烦。 ;二、剪应变? 平行四边形OHNM剪切变形为OGPM，按剪应变即相对滑移关系有 ?= ?s / ?y， 而 ?s = NP，?y = MK 故 ?=NP / MK = (NK+KP) / MK = ctg? + tg(?-?0);变形系数?求法;变形系数?、剪切角?和剪应变?的关系;四、刀屑接触长度l;3.3 前刀面的挤压与磨擦及其 对切屑变形的影响; 粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。;一、作用在切屑上的力、剪切角?与前刀面上摩擦角?的关系 前刀面上：法向力Fn和摩擦力Ff； 剪切面上：正压力Fns剪切力Fs 两对力平衡。;Fr?切削合力；??Fn与Fr的夹角，即摩擦角； ? =tg ? 为前刀面的摩擦系数 Fz? Fr在切削运动方向的分力；Fy? Fr与切削运动方向垂直的分力。可由公式计算 切削合力Fr与剪切力Fs之夹角为 (?+?-?0)，由材力知 ;可得如下结论： 前角 ?o 增大时，? 增大，变形减小。故在保证刀刃强度条件下增大前角可以改善切削过程（降低切削力、温度、提高表面质量等）； 摩擦角 ? 增大时，? 减小，变形增大。故提高刀具刃磨质量、使用切削液可减小前刀面上的摩擦，对切削过程有利。;二、前刀面上的摩擦;刀具前刀面的摩擦特性;OA—粘结区（内摩擦区）：摩擦系数是变化的 AB—滑动区（外摩擦区）：摩擦系数是常数;粘结区?内摩擦 切塑性金属时，切屑与前刀面间高温(几百度)、高压（2-3GPa）?使切屑底部与前刀面间发生粘结，亦称“冷焊”； 粘结区并非一般的外摩擦，而是粘结层金属与相邻切屑较上层之间的晶粒相对剪切滑移，属内摩擦。 单位切向力 = 材料的剪切屈服极限?s;滑动区?外摩擦 单位切向力由 ?s 逐渐减小到0。 刀?屑接触面上正应力 ?? 在刀尖处最大，逐渐减小到0。;三、影响前刀面摩擦系数的主要因素 工件材料：强度硬度增大， ? 减小（V不变时，温度升高） 切削厚度：切削厚度增大，正应力增大， ? 减小 切削速度： 低速，V大， ? 越大；高速，V大， ? 越小 刀具前角：?