金属切削的基本规律及其实际应用.ppt

第二章 金属切削过程的基本规律;4)?刀具磨损、破损 牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因； 牢固掌握刀具磨钝标准及刀具寿命的概念； 掌握切削参数与刀具寿命的关系及合理寿命的选择原则； 掌握刀具破损形态及破损原因。;第一节 金属切削过程中的变形;第一节 金属切削过程中的变形;二、切削层金属的变形 1. 变形区的划分（以直角自由切削方式切削塑性材料为例）。根据实验，切削层金属在刀具作用下变成切屑，大体可划分为三个变形区。 ;（l）第一变形区（Ⅰ）或剪切区 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 叫第一变形区或剪切区。 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。;（2）第二变形区（Ⅱ）：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。;（3）第三变形区（Ⅲ）：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。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。;2. 第一变形区内金属的剪切变形 金属在第一变形区滑移过程 刀具挤压工件，产生变形 滑移 挤裂 切离 ;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。;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。剪切面与切削速度之间夹角叫剪切角，以?表示。;滑移与晶粒伸长;切屑形成过程;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，沿刀具前刀面滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面方向。;切屑形成过程FEM模拟;切屑形成过程FEM模拟;切屑形成过程FEM模拟;研究切削变形的实验方法;卡片模型;3. 变形程度的表示方法 剪切???φ (希腊字母[fai]) 剪应变 ? (希腊字母epsilon) 变形系数Λh (希腊字母[ksai]克赛);(1) 剪切角?：剪切面与切削速度之间夹角。 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。;(2) 变形系数Λh（克赛） 由实验和生产可知，切屑厚度 hch 大于切削层厚度hD，切屑长度 lch 小于切削层长度 lD。 变形系数?： ? 长度变形系数：切削层长度与切屑长度之比?l = lD/ lch (>1) ? 厚度变形系数： Λh = hch/ hD (>1) 变形系数?能直观反映切屑的变形程度， 且容易求得，生产中常用。;(3) 剪应变? 剪应变与相对滑移关系为 ?= ?s / ?y， ?s = NP，?y = MK 故 ?=NP / MK = (NK+KP) / MK = ctg? + tg(?-?0);变形系数?、剪切角?和剪应变?的关系;三、刀?屑接触区的变形与摩擦 切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面的切屑 底层进一步变形成为第二变形区。;刀—屑接触区的变形与摩擦;1. 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 Fr?切削合力；??Fn与Fr的夹角，即摩擦角；;Fc? Fr在切削运动方向的分力； Fp? Fr与切削运动方向垂直的分力。 切削合力Fr与剪切力Fs之夹角为 (?+?-?0)，;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。;2. 前刀面上的摩擦与积屑瘤现象 (1) 前刀面上的摩擦: 在高温、高压作用下，切屑底层与前刀面发生粘接，也称为“冷焊”。此时，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。 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。切屑的粘接层金属与上层金属之间产生相对剪切滑移，其间的 摩擦属于内摩擦。 滑动区：切屑在脱离前刀面之前， 只与前刀面上的一些突出点接触， 切屑与前刀面之间的摩擦属于外 摩擦。 ;（1）工件材料的性质; 根据积屑瘤的有无及生长高度Hb与切削速度关系，可分为四个区：;材料硬化指数愈大（塑性越高），愈易形成积屑瘤。 实验证