《机制技术第二章-多媒体》精选课件.ppt

金属切削过程: 通过切削运动，使刀具从工件上切下多余的金属层，形成切屑和已加工表面的过程。 在这一过程中产生了一系列的现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。 本章主要研究诸现象的成因、作用和变化规律。掌握这些规律，对于合理设计与使用刀具、夹具和机床，保证切削加工质量，减少能量消耗，提高生产率和促进生产技术发展等方面起着重要的作用。  2.1金属切削的变形过程  2.1.1切屑的形成过程2.1.1.1切屑形成的基本特征及典型模型研究切削过程，  为了使问题简化，便于观察和分析，大多采用直角自由切削方式。这时主切削刃与主运动方向垂直，而且切削刃上各点的切屑流出方向相同，金属变形基本上在一个平面内。用直角自由切削进行研究得出的基本理论是进一步研究非自由切削的基础。  根据材料力学的分析，塑性金属受挤压时，其内部在产生主应力的同时，还将产生剪应力，当物体内最大剪应力达到某一限度时就产生塑性变形。如图2.1(a)所示，工件受到挤压时，工件内部产生剪应力，其中与作用力大致成45ο的AB与CD平面内剪应力最大，因而剪切变形沿此两面产生，当剪应力达到屈服极限时，工件即沿AB或CD面剪切滑移，产生塑性变形。 金属切削过程如同压缩过程，切削层在刀具作用下，在与前刀面成45ο方向上将产生最大的剪应力，如图2.1(b)所示，由于在CD方向上受到切削层以下金属的限制，所以通常只在AB方向产生滑移。如果是脆性材料(如铸铁)，则沿此剪切面被剪断。 如果刀具不断向前移动，则此种滑移将持续下去。如图2.2(a)所示，当刀具作用于切削层，切削刃由m至A时，切削层单元1′、2′、3′、4′…等，沿着剪切面AB依次发生剪切滑移，于是被切金属层就转变为切屑。从力学观点看，刀具前刀面对切削层金属所作用的压力对切屑产生一个弯曲力矩，迫使切屑卷曲，如图2.2(b)所示。研究表明：金属切削过程的实质，就是被切削金属在刀具切削刃及前刀面的推挤作用下，沿着剪切面产生剪切变形并转变为切屑的过程。 2.1.1.2金属切削过程中的三个变形区 经过剪切变形区后，一方面形成的切屑要沿前刀面方向流出，还必须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力，切屑进一步发生变形，这个变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底面一薄层金属里，表现为该处晶粒纤维化的方向和前刀面平行。显然，切屑底层金属的变形，比切屑的其它部分要大。另一方面由于已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦，同样产生弹、塑性变形。 为了便于进一步分析切削层变形规律，可将整个切削区域划分为三个变形区。 第Ⅰ变形区 近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；金属的剪切滑移变形； 第Ⅱ变形区 与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；金属的挤压摩擦变形； 第Ⅲ变形区 近切削刃处已加工表层内产生的变形区；金属的挤压摩擦变形。 三个变形区各具有特点，又存在着相互联系、相互影响。 2.1.1.3剪切区的变形 (1)第Ⅰ变形区金属的剪切滑移取金属内部质点P来分析滑移过程： P点移到1位置时,产生了塑性变形。即在该处剪应力达到材料的屈服极限,在1处继续移动到1′处的过程中，P点沿最大剪应力方向的剪切面上滑移至2处，之后同理继续滑移至3、4处,离开4处后，就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质点。 在切削层上其余各点，移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度范围内，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第Ⅰ变形区。由于切屑形成时应变速度很快、时间极短，故AC、AE面相距很近，一般约为0.02～0.2mm，所以常用AB滑移面来表示第一变形区，AB面亦称为剪切面。它与切削速度方向的夹角称为剪切角，用φ表示。 (2)变形程度的度量 1)相对滑移ε 相对滑移ε是用来度量第Ⅰ变形区滑移变形的程度。如图，设切削层中A′B′线沿剪切面滑移至A〃B〃时的距离为△y，事实上△ y很小，可认为滑移是在剪切面上进行，滑移量为△s。相对滑移ε表示为：   (1)  用相对滑移ε的大小能比较真实地反映切削变形程度。 (2) 变形系数Λh  变形系数是衡量变形的另一个参数，用它来表示切屑的外形尺寸（宽度不变),这种切屑外形尺寸变化的变形