文档介绍：第3章金属切削过程与控制
一、切屑形成过程
以塑性材料的切屑
形成为例,金属切削区
可大致划分为:
三个变形区
第一变形区
第二变形区
第三变形区
金属切削过程与切屑类型
(一)第一变形区
OA—始滑移线
OM—终滑移线
变形的主要特征:
剪切滑移变形
加工硬化
一般速度范围内一区
~,
速度越高,宽度越小,
可看作一个剪切平面
(剪切滑移区)
(二)第二变形区
(三)第三变形区
切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩
擦,使靠近前刀面的金属纤维化,基本与前刀面平行。
(挤压摩擦区)
已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和
摩擦,产生变形与回弹,造成纤维化和加工硬化。
刃前区:三个变形区汇集在切削刃附近,此处的应力集
中而复杂,被切削层在此与工件本体材料分离
(挤压摩擦回弹区)
1. 剪切角Φ:剪切面与切削速度方向之间的夹角。
2. 相对滑移ε:滑移距离Δs与单元厚度Δy之比。
ε=Δs/ Δy =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan Φ+ tan(Φ-γ0)
切削厚度压缩比Λh :切屑厚度与切削层厚度的比值。
Λh=cos (Φ-γ0)/ sin Φ
一般Φ≈π/4 –β+γ0
γ0↑, Φ↑→Λh ↓ε↓
二、变形程度的表示方法
图3-3 剪切变形示意图
三、刀-屑接触区的变形与摩擦
滞流层:接近前刀面的切屑
底层晶粒拉长,形成与前刀
面平行的纤维层,流速很慢,
变形程度非常剧烈。
切塑性金属时前刀面上应力
分布情况→
刀-屑接触区可分两部分:
粘接区lf1: 剪切滑移,内摩擦
滑动区lf2: 滑动摩擦,外摩擦
一般内摩擦力约占总摩擦力的85%
积屑瘤
在速度不高切削塑性金属形成
带状切屑的情况下,滞流层金
属粘接在前刀面上,形成硬度
很高的硬块,称为积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响:
1. 代替刀具切削,保护刀具
2. 增大前角,减小变形和力
3. 产生过切及犁沟,↓精度
4. 增大已加工表面粗糙度
积屑瘤对精加工是不利的,应避免它产生:降低工材塑性;
合理选切削速度;增大前角;减小进给量;采用润滑液等
四、刀-工接触区的变形与加工质量
刀刃钝圆半径 rn
后刀面磨损带VB
弹性恢复区CD
变形特征:
挤压、摩擦与回弹
金属进入第一变形区
时,晶粒因压缩而变长,
因剪切滑移而倾斜。
金属层接近刀刃时,
晶粒更为伸长,成为包
围在刀刃周围的纤维层,
最后在O点断裂。
已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长,纤维方向平行于
已加工表面,金属晶粒被破坏,发生了剧烈的塑性变形,产生
加工硬化,表面残余应力,称之为加工变质层。
五、切屑的类型及控制
从变形观点出发,可将切屑归纳为四种形态:
切塑性材料
带状切屑挤裂切屑单元切屑
切削平稳,力波动小滑移量较大,局部切削不平稳,力波动大
加工面光洁,断屑难剪应力达断裂强度加工表面粗糙少见
↑γ0↑v↓ac
↓γ0 ↓v ↑ac
↓γ0 ↓v ↑ac
↑γ0↑v↓ac
切脆性材料
不平稳,表面粗糙
应↑γ0↑v↓ac
切削力
切削力的来源:
被切削材料的弹性、塑性变形抗力
刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力
将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc 、Ff 、Fp
Fc —主切削力,与切削速度方向一致
Ff —进给力,与进给方向平行,车外圆时称为轴向力
Fp—背向力(切深抗力),与进给方向垂直,又称径向力
一、切削力的分解