第5章金属切削加工基础知识课件.ppt

粒状（单元）切屑：切屑沿剪切面完全断开，因而呈单元状。当切削塑性较差的材料，在切削速度极低时，会产生这种切屑。 崩碎切屑：在加工铸铁、青铜等脆性材料时，易形成崩碎切屑。产生崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖易磨损，容易产生振动，影响工件表面质量。工件材料愈硬脆，刀具前角愈小，切削厚度愈大，愈易形成这类切屑。 切脆性材料 不平稳,表面粗糙 带状切屑 挤裂切屑 粒(节)状切屑 崩碎切屑 加工塑性材料 切塑性材料： 带状切屑 挤裂切屑 粒状切屑 ↑γ0↑v↓ hD ↓γ0 ↓v ↑ hD ↓γ0 ↓v ↑ hD ↑γ0↑v↓ hD 切削不平稳，力波动大 加工表面粗糙 切削平稳，力波动小 加工面光洁，断屑难 滑移量较大，局部 剪应力达断裂强度 2）变形系数 切削过程中，切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。根据体积不变原理，变形系数Λh可用下式表示： 式中LD－切削层的长度 LDh－切屑的长度 hDh－切屑的厚度 hD －切削层的厚度 LDh hD hDh LD 切屑与切削层尺寸 在一定条件下，变形系数Λh值的大小能直观地反映切屑的变形程度，且测量方便，Λh值越大，表示切屑越厚而短，切屑变形就越大，否则反之。 参照右图，可以推导出变形系数的计算公式： 由此可见，影响切削变形的主要因素是前角γo和剪切角φ。剪切角φ减小，切屑就变厚、变短，变形系数Λh增大。剪切角φ增大，变形系数Λh减小。 3）剪切角 如图所示，根据纯剪切理论，主应力方向与最大剪应力方向之间的夹角呈45°，且主应力Fa与作用合力 Fr一致，可得到剪切角的计算公式为： 当前角增大时，φ随之增大，变形减小。可见在保证切削刃强度的前提下增大刀具前角对改善切削过程有利。 当摩擦角β增加时，φ随之减小，变形增大。所以采用优质切削液减小前刀面上的摩擦系数是很重要的。 5.5.3 第II变形区 此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。 被切削层金属经过终滑移线OM形成切屑沿前刀面流出时，切屑底层仍受到刀具的挤压和接触面之间强烈的摩擦，继续以剪切滑移为主的方式变形，其切屑底层的变形程度比切屑上层剧烈，从而使切屑底层晶粒弯曲拉长，在摩擦阻力的作用下，这部分切屑流动速度减慢，称为滞流层。 积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在刀具前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块如图所示，这块冷焊在前刀面上的金属就称为积屑瘤。 积屑瘤的硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，当它处于比较稳定的状态时，能够代替切削刃进行切削起到了保护刀具的作用，而且增大了实际前角，可减少切屑变形和切削力，但是会引起过量切削，降低了加工精度，当积屑瘤脱落时，其残片会粘附在已加工表面上恶化表面粗糙度，如果残片粘附在切屑底层会划伤刀具表面，因此在粗加工时可以利用积屑瘤的有利之处，精加工时应避免产生积屑瘤。 hD ΔhD γoe Hb 影响积屑瘤产生的主要因素是工件材料和切削速度。工件材料塑性越好，越易生成积屑瘤；实践证明，切削速度很高或很低时，很少生成积屑瘤，在某一速度范围内，积屑瘤容易生成，右图是切削速度与积屑瘤高度Hb的关系曲线。此外增大刀具前角、改善前刀面的表面粗糙度、使用合适的切削液，都可减少或避免积屑瘤生成。 切削速度v与积屑瘤高度Hb的关系 5.5.4 第Ⅲ变形区 第Ⅲ变形区在刀具后刀面和已加工表面接触的区域上。是挤压摩擦回弹区，直接影响已加工表面的质量和刀具的磨损。 hD ΔhD 刀刃钝圆半径rn : 前后刀面过渡圆弧半径。 后刀面磨损带VB : 后刀面实际后角为零的棱带。 弹性恢复区CD： 已加工面受到后刀面挤压 与摩擦产生变形，是造成 已加工面加工硬化和残余 应力的主要原因。 5.6 切削力 金属切削时，刀具切入工件使被切金属层发生变形成为切屑所需要 的力称为切削力。 金属切削时，力来源于两个方面： 其一是克服在切屑形成过程中工件材料对弹性变形和塑性变形的变形抗力； 其二是克服切屑与前刀面和后刀面的摩擦阻力。 5.6.1 切削力的来源、合力及其分力 变形力和摩擦力形成了作用在刀具上的合力F。为了便于测量、计算和反映实际作用的需要，常将合力F分解为互相垂直的Fc、Ff和Fp三个分力，如图所示。 切削力Fc（主切削力Fz）：在主运动方向上的分力，它切于加工表面,并与基面垂直。Fc用于计算刀具强