机械制造技术课件4切削过程中的物理现象.ppt

1.1.3 切削要素 l???切削用量三要素： 切削速度vc:主运动的线速度(mm/min) 圆周运动：Vc=πDnw 直线往复：Vc=2Lnr l? 切削层尺寸平面要素 切削层：主运动一个周期，相邻两加工表面（切削刃）之间的材料截面。 1.3 切削过程中的物理现象1.3.1 切削过程 l?? 切屑的形成： 推挤作用 切割作用 l?? 切屑变形 （1）第I变形区（剪切区、塑性变形区）：从开始发生塑性变形到晶粒剪切滑移基本完成。 切屑收缩现象： 变形系数?越大，切削变形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削温度越高，加工表面质量越差。 （2）第II变形区（摩擦区） 滞流现象: 切削塑性金属时，由于切屑底层与刀具的挤压和摩擦，切屑底层金属流速减缓的现象。 积屑瘤：在一定温度、压力条件下，滞流层与前刀面之间的摩擦力大于切屑底层内部晶粒的间的亲和力，滞流层部分金属粘结在前刀面切屑刃附近，形成的一块硬的金属层（由于塑性变形，硬比度比工件材料高2~3倍） （2）第II变形区（摩擦区） （3）第III变形区（挤压区） 变形强化（加工硬化） 成因：1）挤压塑性变形 2）表面相变 对加工过程的影响： 影响后续加工 影响加工表面质量 产生残余应力 消除变形强化的措施： 通过热处理降低材料塑性； 采用切削液； 加工后通过热处理消除变形强化。 1.3.2 切削力和切削功率 l?? 切削力的来源与分解 （1）切削力的来源：变形抗力和摩擦阻力 切削力是所有切削力的合力，为空间交变力。 （2）切削力的几何分力（车削外圆为例） 主切削力Fc（垂直于基面主运动方向上的分力） 进给力Ff（基面内进给方向上的分力） 背向力Fp（基面内沿吃刀方向上的分力） 总切削力的分解和切削功率 （1）总切削力的分解 ? 总切削力的分解和切削功率 （2）切削功率 ? l?? 影响切削力的因素： 1.3.3 切削热和切削温度 l?? 切削热的来源与传散 （1）切削热来源于：切削层材料弹、塑性变形—变形热刀具前、后刀面的摩擦—摩擦热 三个切削变形区是三个主要热源区 （2）切削热的传散：通过刀具、切屑、工件和周围介质（如：空气、切削液等）散热。 3.2.3 刀具磨损与刀具耐用度 刀具磨损与刀具寿命 l??刀具磨损过程 初期磨损阶段：刀具表面粗糙度大、单位面积压力高，磨损快。 正常磨损阶段 急剧磨损阶段：磨损后切削温度升高，磨损量急剧增加。 l?????刀具磨损的原因： 1. 机械摩擦磨损：磨粒磨损、粘结磨损 2. 热效应磨损：相变磨损-----高速钢刀具 氧化磨损、扩散磨损------硬质合金刀具 * 进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。 1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/min)：单位时间内 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿 切 削 运 动 及 切 削 要 素 背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面与待加工表面间的距离。 补充定义：在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度。 切削层公称厚度hD（老标准ac）： hD=f· sinKr 切削层公称宽度bD（老标准aw）: bD=ap/sinKr 切削层公称截面积AD： AD=ap· f=bD· hD 主偏角为90度时情况 hD=f AD=ap 切 削 运 动 及 切 削 要 素 崩碎切屑：不规则屑片，较低 vc，较大ap，f 加工脆性金属时产生。 l???切屑的种类（不考虑刀具断屑等因素的影响） 带状切屑：上表面毛茸状，下表面光滑的连续切屑，大γ0，高vc，小ap，f 加工塑性金属时产生。 节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，较低 vc，较大ap，f 加工中等硬度塑性金属时产生。 粒状（单元）切屑：菱形单元分离体，较低 vc，较大ap，f 加工硬度较高塑性较差金属时产生。 金 属 切 削 过 程 金 属 切 削 过 程 金 属 切 削 过 程 形成条件：中低速切削塑性金属 冷焊现象：挤压与摩擦产生高温高压，同时摩擦带走杂质，刀具表面与切屑表面新鲜金属粒子间的亲合力和摩擦力之和大于切屑材料内部粒子间的亲合力，就会从切屑上撕下一小块金属粘接在前刀面上，形成积屑瘤。 积屑瘤特性：无→有→小→大→脱落 周期性 对切削过程的影响：保护刀刃；使工作前角增大，切削刀减小；切削平稳性差；影响加工精度和表面粗糙度。 金 属 切 削