切屑的形成過程ppt課件

1、1,第3章 切削與磨削原理,本章要點,理解切屑的形成過程、切屑變形程度表示方法及3個變形區(qū)，了解影響切屑變形的因素及切屑類型 理解切削力的產(chǎn)生、分解與經(jīng)驗公式，了解影響切削力的主要因素 理解切削熱的產(chǎn)生、傳出，了解切削溫度分布及主要影響因素 了解刀具磨損形式與磨損原因。理解刀具壽命概念及影響刀具壽命的主要因素 掌握切削用量的選擇方法，了解切削用量的優(yōu)化 了解磨削機(jī)理與磨削特點 了解高速切削技術(shù)特點與進(jìn)展,2,第3章 切削與磨削原理 Cutting and Grinding Theory,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),3.1 切屑的形成過程 Cutting process,3,3.1.1 切削的形成過程,沒

2、有副刃參加切削，且s = 0。,4,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。,正擠壓：金屬材料受擠壓時，最大剪應(yīng)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(yīng)力增大，達(dá)到屈服點產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度切屑與母體脫離。,圖3-3 金屬擠壓與切削比較,3.1.1 切削的形成過程,5,切削變形實驗設(shè)備與錄像裝置,3.1.1 切削的形成過程,6,圖3-4 切屑根部金相照片,3.1.1 切削的形成過程,7,

3、第變形區(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3-6 切削部位三個變形區(qū),第變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。,3.1.1 切削的形成過程,8,圖3-7 剪應(yīng)變的計算,（3-2）,剪應(yīng)變（相對滑移系數(shù)）,3.1.2 切屑變形程度的表示方法,s,剪切角愈小，前角愈小剪切變形量愈大,9,切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長度縮小，寬度基本不變?？捎闷浔硎厩邢鲗拥淖冃纬潭?。,3.1.2 切屑變形程度的表示方法, 厚度變形系數(shù),（3-3a）, 長度變形系數(shù),（3-3b）,（3-3）,因為體積相同

4、，切削層寬度近似相同,h稱變形系數(shù)，h愈大，說明切屑的變形程度愈大。,10,3.1.2 切屑變形程度的表示方法,變形為,s,（3-4）,11,粘結(jié)區(qū)：高溫高壓使切屑底層軟化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成長度為lf1的粘接區(qū)。切屑的粘接層與上層金屬之間產(chǎn)生相對滑移，其間的摩擦屬于內(nèi)摩擦。,圖3-9 切屑與前刀面的摩擦,在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生沾接，切屑與前刀面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦。,滑動區(qū)：切屑在脫離前刀面之前，與前刀面只在一些突出點接觸，切屑與前刀面之間的摩擦屬于外摩擦。,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦與積屑瘤,12,切削刃存在刃口圓弧，導(dǎo)致擠壓和摩擦，產(chǎn)生第變形區(qū)

5、。,A點以上部分沿前刀面流出，形成切屑；A點以下部分受擠壓和摩擦留在加工表面上，并有彈性恢復(fù)。,A點前方正應(yīng)力最大，剪應(yīng)力為 0。 A點兩側(cè)正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力逐漸增大，繼而減小。,加工表面變形原因,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦與積屑瘤,13,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(yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化, 增大前角，保護(hù)刀刃 影響加工精度和表面粗糙度,滯留粘接長大,切屑,刀具,圖3-10 積屑瘤,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦與積屑瘤,積屑瘤的動態(tài)演示1,積屑瘤的動態(tài)演示2,積屑瘤的動態(tài)演示3,14,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦與積屑瘤,切削速度

6、對積屑瘤的影響,15,3.1.4 影響切削變形的因素,工件材料強(qiáng)度和硬度越大，變形系數(shù)h越小，即切屑變形越小。圖3-11,刀具幾何參數(shù)中影響最大的是前角。刀具前角o越大，剪切角變大，變形系數(shù)h就越小圖3-12,16,3.1.4 影響切削變形的因素,無積屑瘤的情況 切削速度vc越高，變形系數(shù)h越小。,進(jìn)給量 f 越大，hD增大，前刀面上的av增大，切應(yīng)力減小，摩擦系數(shù)減小，剪切角加大，變形系數(shù)h越小。,17,3.1.4 影響切削變形的因素,有積屑瘤的情況 vc通過積屑瘤前角b(即實際工作前角oe)來影響變形系數(shù)h，圖3-14所示。 背吃刀量ap對變形系數(shù)h基本無影響。,18,3.1.5 切屑類型

7、及切屑控制,19,3.1.5 切屑類型及切屑控制,帶狀 切屑,擠裂 切屑,粒狀 切屑,崩碎 切屑,圖3-16 切屑形態(tài)照片,20,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法,3.1.5 切屑類型及切屑控制,21,3.1.5 切屑類型及切屑控制,為使切削過程正常進(jìn)行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。 切屑的卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果（圖3-17a）,圖3-7 切屑的卷曲,斷屑是對已變形的切屑再附加一次變形（常需有斷屑裝置，圖3-17b）,22,23,3.1.6 硬脆非金屬材料切屑形成機(jī)理,GGC （3-7）,式中 G 裂紋擴(kuò)展單位長度時釋放的能量（應(yīng)變能 釋放率）； GC 裂紋擴(kuò)展單位長度時所需的能量（裂紋擴(kuò) 展阻力）。,K1K1C （3-8）,式