第2章金属切削过程的基本规律.pptVIP

第2章 金属切削过程的基本规律; 本章主要介绍金属切削过程四个方面的基本规律。 在切削过程中，产生了切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与寿命变化等各种现象，严重影响了生产的进行。针对上述现象，本章分析了产生诸现象的原因及对切削过程的影响，并在此基础上总结出切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损与寿命变化四大规律。; 金属切削变形过程研究对切削加工技术的发展和进步、保证加工质量、降低生产成本、提高生产率，有着十分重要的意义。很明显，因为金属切削加工中各种物理现象，如切削力、切削热、刀具磨损以及已加工表面质量等，都是以切屑形成过程为基础的，而生产实践中出现的许多问题，如鳞刺、积屑瘤、卷屑与断屑等，都同切削变形过程有关。 现代技术装备中，难加工材料的应用愈来愈多，对零件的质量要求亦不断提高，要求我们更加深入地掌握金属切削变形过程的规律，以创造出更加先进的切削方法和高质量的刀具，适应生产发展的需要。;1．侧面方格变形观察法 在工件侧面作出细小的方格，察看切削过程中这些方格如何被扭曲，借以判断和认识切削层的塑性变形、切削层变为切屑的实际情形。最常用的方法是观察直角自由切削时工件上切削层的切屑变形情况，可观察从切削刃接触工件开始直到形成切屑的全过程。 ;2．高频摄影法 利用带有显微镜头的高频摄影机，拍摄被切削试件的侧面，可以得到一个完整的从切削变形开始至形成切屑的真实过程。常用的高频摄影机每秒可拍摄几百幅到十几万万幅以上不等。高频摄影机为研究高速切削时切削变形过程提供了可能性。 随着切削速度的不断提高，使用的高频摄影机的每秒钟格(幅)数也愈来愈多，现在较新的高频摄影机拍摄速度已达每秒钟十几万格甚至更高的频率。利用高频摄影机拍摄切削变形过程，可以看清楚瞬时的变化。 ;3．快速落刀法 利用一种叫作“快速落刀”装置的特殊刀架，在切削过程中某一瞬间使刀具以极快的速度突然脱离工件，把在某一定切削条件下切削层的变形情况“冻结”下来。落刀后从工件上锯??切屑根部，制成金相标本，用显微镜观察。;4．扫描电镜和透视电镜显微观察法 借助于扫描电子显微镜，可以观察到金属晶粒内部的微观滑移情况，使我们能从金属物理的观点来理解金属切削变形过程及其现象。下图就是用扫描电镜观察铝切屑侧面的放大照片。从照片上可以清楚地看到带状切屑的层状结构。在照片中切屑是横放着的，毛茸的外表面向上，切屑底面在下，切屑的厚度为170μm。;5．光弹性、光塑性试验法 为分折金属变形区的应力情况，对切削刃前方的金属进行弹性力学和塑性力学的研究和实验。下图是一幅用偏光镜对切削过程进行光弹试验的照片。图中的黑白条纹表示在切削力作用下工件材料内的等剪应力曲线。在切削刃前方的正应力是压应力，在它的后方则为拉应力，在二簇等剪应力曲线之间有一条分隔的中线(图中未表示)。现在做光塑性试验一般都采用光学灵敏的、均匀非晶体材料，而金属材料却是非均匀的晶体材料，所以目前光塑试验只能作为定性分析的参考，还不能用于定量分折。;2.1.1 金属切削变形过程; 切屑是前刀面对切削层金属的推挤而形成的。通过切屑成形的有限元模拟，可见切屑的形成。;图2-2 切削变形实验设备与录像装置;M;图2-4 金属切削过程中的滑移线和流线; 第Ⅰ变形区：即剪切变形区，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。;; 第一变形区金属的剪切滑移变形 切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成了切屑，下面以直角自由切削为例，分析较典型的连续切屑的形成过程。;（b）切屑形成模型;滑移与晶粒伸长;第二变形区内金属的挤压摩擦变形;形成条件;带状切屑;切屑控制; 变形系数是衡量变形的一个参数，用它来表示切屑的外形尺寸变化大小。如图2-8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lchlc，厚度增加即hchhD(宽度不变)，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： ; 相对滑移系数ε是用来量度第Ⅰ变形区滑移变形的程度。如图2-9，设切削层中A’B’线沿剪切面滑移至A”B”时的距离为△y，事实上△y很小，故可认为滑移是在剪切面上进行，其滑移量为△S。相对滑移ε表示为： ;★ 相对滑移系数ε;; 由图2-8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