机械制造技术基础课件(第3章)知识研讨.ppt

机械制造技术基础;第三章 切削过程及控制;第三章 切削过程及控制;第一节 金属切削过程的变形; 根据实验时的切削层变形图片可绘制如图3-4所示的切削变形模型，其变形大致可分为三个变形区。; 切屑沿刀具前面排出时会进一步受到前刀面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前刀面处的金属发生“纤维化”的二次变形。这部分区域称为第二变形区（Ⅱ）。; 在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。 由于刀具刃口不可能绝对锋利, 钝圆半径的存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形，从而影响已加工表面质量。; 实验表明，切屑的形成过程是被切削层金属受到刀具前面的挤压作用，迫使其产生弹性变形，当剪切应力达到金属材料屈服强度时，产生塑性变形。切屑的变形和形成过程如图3-5所示。;切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度变形系数，用ξh 表示，ξh = hch/hD ； 而切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数，用ξl表示，ξl=lc/lch 。 根据体积不变原理, 则 ξh ＝ξl＝ξ。 变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。;只有在 的范围内，变形系数ξ越大，剪应变ε越大;四．前刀面与切屑间的摩擦;2. 剪切角φ 与前刀面摩擦角β的关系 ;3. 前刀面上的摩擦 ;五、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 ;图 积屑瘤高度与切削速度关系示意图;4）积屑瘤对切削过程的影响 ;采用低速或高速切削，由于切削速度是通过切削温度影响积屑瘤的，以切削45钢为例，在低速vc＜3m/min和较高速度vc≥60m/min范围内，摩擦系数都较小，故不易形成积屑瘤； 采用高润滑性的切削液，使摩擦和粘结减少； 适当减少进给量、增大刀具前角； 适当提高工件材料的硬度； 提高刀具的刃磨质量； 合理调节各切削参数间关系，以防止形成中温区域。;六、影响切屑变形的主要因素;（2）进给量 ;带状切屑 最常见的屑型之一（图3-19a）。 外形特征：它的内表面是光滑的，外???面是毛茸茸的。 形成条件： 一般加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速 度较高、刀具前角较大时，会得到此类切屑。 优 点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙 度较小。 缺 点：紊乱状切屑缠绕在刀具或工件上影响加工过程。;挤裂(节状)切屑 外形特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：这类切屑之所以呈锯齿形，是由于它的第一变形区较宽，在剪切滑移过程中滑移量较大。大多在低速、大进给、切削厚度较大、刀具前角较小时产生(图3-19b)。;已加工表面的形成与第三变形区的关系密切； 刀具刃口钝圆半径及刃口磨损形成的磨损棱面，会使已加工表面产生剧烈的塑性变形(图3-21a)。 表层剧烈的塑性变形造成已加工表面加工硬化及表面层的残余应力。 加工硬化和残余应力的存在，会影响已加工表面的质量和工件的疲劳强度，并增加了下道工序加工的困难及刀具磨损。 钝圆半径的大小取决于刀具材料、楔角大小、刃磨质量等因素。 鳞刺：已加工表面上一种鳞片状毛刺。 抹拭、导裂、层积、切顶四个阶段。;图 挤压与切削的比较;图3-6 切屑形成过程模型;;图3－4 金属切削过程中的流线和滑移线示意图;图3－5 第一变形区金属的滑移;图3－6 剪切角φ 图3－7 变形系数ξ的求法; 图3－10 作用在切屑上的力 a) 切屑受到来自工件和刀具的作用力 b) 切屑作为隔离体的受力分析;图3－12 刀具前刀面与切屑的摩擦示意图;图3－14 积屑瘤前角和伸出量;图3-15 工件材料强度对变形系数的影响;图3-18 切削速度对变形系数的影响;图 切削厚度与变形系数的关系;图3-16 前角对变形系数的影响;图 刀尖圆弧半径对变形系数的影响;图3－19 切屑类型 a) 带状切屑 b) 挤裂切屑;图3－19 切屑类型 C）单元切屑 d ) 崩碎切屑;;图3－21 已加工表面的形成过程;一、切削力的来源、切削合力及分力、 切削功率;2