金屬切削過程中的變形 revised課件

第二章金屬切削過程第二章金屬切削過程1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

切屑的形成與切離過程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過程。FABOM45°a）正擠壓FABOM45°b）偏擠壓OMFc）切削

正擠壓：金屬材料受擠壓時，最大剪應力方向與作用力方向約成45°

偏擠壓：金屬材料一部分受擠壓時，OB線以下金屬由于母體阻礙，不能沿AB線滑移，而只能沿OM線滑移

切削：與偏擠壓情況類似。彈性變形→剪切應力增大，達到屈服點→產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移→剪切應力與滑移量繼續(xù)增大，達到斷裂強度→切屑與母體脫離。圖金屬擠壓與切削比較擠壓與切削一、切屑的形成過程

切屑的形成與切離過程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓圖切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=τsΦ剪切角金屬切削變形過程圖切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=

第Ⅰ變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。金屬切削過程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。圖切削部位三個變形區(qū)ⅠⅢⅡ

第Ⅲ變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應力的主要原因。1）三個變形區(qū)分析

第Ⅱ變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時受前刀面擠壓與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。第Ⅰ變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。等切應力曲線圖第一變形區(qū)金屬的剪切滑移等切應力曲線圖第一變形區(qū)金屬的剪切滑移晶粒伸長方向剪切面Φ剪切角晶粒伸長方向剪切面Φ剪切角金屬切削過程中的變形revised課件2）切屑的受力分析圖作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面法向力剪切面正壓力剪切力摩擦角刀具前角2）切屑的受力分析圖作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

二、切削變形程度切削變形程度有三種不同的表示方法，分述如下。1）變形系數(shù)由于切削層變成切屑后，寬度變化很小，根據(jù)體積不變原理，可求得==切屑厚度切削層厚度結(jié)論：剪切角增大，變形系數(shù)減小，切削變形減小。二、切削變形程度1）變形系數(shù)由于切削層變成切屑后，寬度變化很

2）相對滑移ε

既然切削過程中金屬變形的主要形式是剪切滑移，當然就可以用相對滑移（剪應變）。來衡量切削過程的變形程度。如圖中，平行四邊形OHNM發(fā)生剪切變形后，變?yōu)槠叫兴倪呅蜲CPM，其相對滑移2）相對滑移ε既然切削過程中金3）剪切角

分析上式可知：

1）前角增大時，剪切角隨之增大，變形減小。這表明增大刀具前角可減少切削變形，對改善切削過程有利。

2）摩擦角增大時，剪切角隨之減小，變形增大。提高刀具刃磨質(zhì)量、采用潤滑性能好的切削液可以減小前刀面和切屑之間的摩擦系數(shù)，有利于改善切削過程。3）剪切角分析上式可知：2）摩擦角1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

三、前刀面上的摩擦圖刀屑界面上正應力和切應力的分布高溫、高壓，占總摩擦力的85%。三、前刀面上的摩擦圖刀屑界面上正應力和切應力的分布高溫1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響

1）積屑瘤的形成及其影響加工鋼、鋁等塑形材料時，在刀具前刀面切削處粘附一塊斷面呈三角形的金屬硬塊，稱積屑瘤。四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響1）積積屑瘤成因◆

一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接◆粘接金屬嚴重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化滯留—粘接—長大積屑瘤形成過程切屑刀具圖積屑瘤積屑瘤積屑瘤成因◆一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與工件材料的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分布和壓力分布有關。

塑性材料的加工硬化傾向越強，越易產(chǎn)生積屑瘤；在背吃刀量ap和進給量f保持一定時，積屑瘤高度Hb與切削速度Vc

有密切關系，因為切削過程中產(chǎn)生的熱是隨切削速度的提高而增加的。積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與工件材料的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分2）積屑瘤對切削過程的影響

（1）使刀具前角變大，保護刀具；

（2）使切削厚度變化；（3）使加工表面粗糙度增加；

（4）對刀具壽命的影響。

積屑瘤對切削過程的影響有積極的一面，也有消極的一面。精加工時必須防止積屑瘤的產(chǎn)生，可采取的控制措施有：

（2）使用潤滑性能好的切削液，目的在于減小切屑底層材料與刀具前刀面間的摩擦。

（1）正確選用切削速度，使切削速度避開產(chǎn)生積屑瘤的區(qū)域。

（3）增大刀具前角，減小刀具前刀面與切屑之間的壓力。

（4）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。2）積屑瘤對切削過程的影響積屑瘤對1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

五、影響切屑變形的因素

1）工件材料

工件材料強度越高，切屑和前刀面的接觸長度越短，導致切屑和前刀面的接觸面積減小，前刀面上的平均正應力增大，前刀面與切屑間的摩擦系數(shù)減小，摩擦角β減小，剪切角φ增大，變形系數(shù)將隨之減小。五、影響切屑變形的因素1）工件材料工件材料

增大刀具前角γo，剪切角ф將隨之增大，變形系數(shù)將隨之減??；但γo增大后，前刀面傾斜程度加大，切屑作用在前刀面上的平均正應力σav減小，使摩擦角β和摩擦系數(shù)μ增大而導致ф減小。由于后一方面影響較小，還是隨的γo增加而減小。2．刀具前角γ0增大刀具前角γo，剪切角ф將隨之增大，變形系3．切削速度Vc

在無積屑瘤產(chǎn)生的切削速度范圍內(nèi)，切削速度越大，變形系數(shù)越小。主要是因為塑性變形的傳播速度較彈性變形慢，切削速度越高，切削變形越不充分，導致變形系數(shù)下降。此外，提高切削速度還會使切削溫度增高，切屑底層材料的剪切屈服強度τs因溫度的增高而略有下降，導致前刀面摩擦系數(shù)μ減小，使變形系數(shù)下降。3．切削速度Vc在無積屑瘤產(chǎn)生的切

在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削層公稱厚度越大，變形系數(shù)越小。4．切削層公稱厚度在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削層公稱厚度越大第二章金屬切削過程第二章金屬切削過程1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

切屑的形成與切離過程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過程。FABOM45°a）正擠壓FABOM45°b）偏擠壓OMFc）切削

正擠壓：金屬材料受擠壓時，最大剪應力方向與作用力方向約成45°

偏擠壓：金屬材料一部分受擠壓時，OB線以下金屬由于母體阻礙，不能沿AB線滑移，而只能沿OM線滑移

切削：與偏擠壓情況類似。彈性變形→剪切應力增大，達到屈服點→產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移→剪切應力與滑移量繼續(xù)增大，達到斷裂強度→切屑與母體脫離。圖金屬擠壓與切削比較擠壓與切削一、切屑的形成過程

切屑的形成與切離過程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓圖切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=τsΦ剪切角金屬切削變形過程圖切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=

第Ⅰ變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。金屬切削過程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。圖切削部位三個變形區(qū)ⅠⅢⅡ

第Ⅲ變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應力的主要原因。1）三個變形區(qū)分析

第Ⅱ變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時受前刀面擠壓與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。第Ⅰ變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。等切應力曲線圖第一變形區(qū)金屬的剪切滑移等切應力曲線圖第一變形區(qū)金屬的剪切滑移晶粒伸長方向剪切面Φ剪切角晶粒伸長方向剪切面Φ剪切角金屬切削過程中的變形revised課件2）切屑的受力分析圖作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面法向力剪切面正壓力剪切力摩擦角刀具前角2）切屑的受力分析圖作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

二、切削變形程度切削變形程度有三種不同的表示方法，分述如下。1）變形系數(shù)由于切削層變成切屑后，寬度變化很小，根據(jù)體積不變原理，可求得==切屑厚度切削層厚度結(jié)論：剪切角增大，變形系數(shù)減小，切削變形減小。二、切削變形程度1）變形系數(shù)由于切削層變成切屑后，寬度變化很

2）相對滑移ε

既然切削過程中金屬變形的主要形式是剪切滑移，當然就可以用相對滑移（剪應變）。來衡量切削過程的變形程度。如圖中，平行四邊形OHNM發(fā)生剪切變形后，變?yōu)槠叫兴倪呅蜲CPM，其相對滑移2）相對滑移ε既然切削過程中金3）剪切角

分析上式可知：

1）前角增大時，剪切角隨之增大，變形減小。這表明增大刀具前角可減少切削變形，對改善切削過程有利。

2）摩擦角增大時，剪切角隨之減小，變形增大。提高刀具刃磨質(zhì)量、采用潤滑性能好的切削液可以減小前刀面和切屑之間的摩擦系數(shù)，有利于改善切削過程。3）剪切角分析上式可知：2）摩擦角1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

三、前刀面上的摩擦圖刀屑界面上正應力和切應力的分布高溫、高壓，占總摩擦力的85%。三、前刀面上的摩擦圖刀屑界面上正應力和切應力的分布高溫1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切屑的形成過程第二節(jié)金屬切削過程中的變形

四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響

1）積屑瘤的形成及其影響加工鋼、鋁等塑形材料時，在刀具前刀面切削處粘附一塊斷面呈三角形的金屬硬塊，稱積屑瘤。四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響1）積積屑瘤成因◆

一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接◆粘接金屬嚴重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化滯留—粘接—長大積屑瘤形成過程切屑刀具圖積屑瘤積屑瘤積屑瘤成因◆一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與工件材料的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分布和壓力分布有關。

塑性材料的加工硬化傾向越強，越易產(chǎn)生積屑瘤；在背吃刀量ap和進給量f保持一定時，積屑瘤高度Hb與切削速度Vc

有密切關系，因為切削過程中產(chǎn)生的熱是隨切削速度的提高而增加的。積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與工件材料的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分2）積屑瘤對切削過程的影響

（1）使刀具前角變大，保護刀具；

（2）使切削厚度變化；（3）使加工表面粗糙度增加；

（4）對刀具壽命的影響。

積屑瘤對切削過程的影響有積極的一面，也有消極的一面。精加工時必須防止積屑瘤的產(chǎn)生，可采取的控制措施有：

（2）使用潤滑性能好的切削液，目的在于減小切屑底層材料與刀具前刀面間的摩擦。

（1）正確選用切削速度，使切削速度避開產(chǎn)生積屑瘤的區(qū)域。

（3）增大刀具前角，減小刀具前刀面與切屑之間的壓力。

（4）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。2）積屑瘤對切削過程的影響積屑瘤對1.切屑的形成過程2.切削變形程度3.前刀面上的摩擦4.積屑瘤的形成及其對切削過程的影響5.影響切屑變形的因素第二節(jié)金屬切削過程中的變形

1.切