金属切削的变形过程ppt课件

金属切削原理与机床,1,第五章金属切削的变形过程,【金属切削过程】刀具从工件表面切除多余金属的过程。研究金属切削变形过程的意义？,2,5-0切削层参数,切削层-指工件上正被切削刃切削的一层材料，即两个相邻加工表面之间的那层材料。,1,2,f,ap,r,f,ap,r,3,1.切削厚度ac,切削层参数-切削层的截面尺寸，决定刀具切削部分所承受的负荷和切屑大小。垂直于过渡表面度量的切削层尺寸,ac,aw,4,沿过渡表面度量的切削层尺寸,2.切削宽度aw,ac,aw,切削层截面面积,3.切削面积Ac,5,5-1金属切削层的变形,金属材料在刀具的作用下变形、分离的过程。,F,450,O,M,A,B,F,O,M,A,B,切屑的形成过程与切屑变形,6,5-1金属切削层的变形,在金属压缩实验中，当金属试件受挤压时，在其内部产生主应力的同时，还将在与作用力大致成45方向的斜截面产生最大切应力，在切应力达到屈服强度时将在此方向剪切滑移。金属刀具切削时相当于局部压缩金属的压块，使金属沿一个最大剪应力方向产生滑移。,7,一、变形区的划分,方格观察法：通过观察试件侧面规则格线的变形情况，研究金属切削变形规律。,8,9,1.第一变形区水平格线向上扭曲竖直格线向做扭曲发生塑性变形2.第二变形区底层切屑发生变形，垂直线向下扭曲，水平线在前刀面附件变密切屑流经前刀面时再次发生变形,10,3.第三变形区已加工表面与后刀面的接触区称为第三变形区。已加工表面经过钝圆刃和后刀面挤压和摩擦变形和回弹纤维化，加工硬化,11,二、第一变形区内的金属剪切变形,特点：沿着滑移线的剪切滑移变形，以及随之产生的加工硬化。,12,切削层的变形,从金属晶体结构角度：晶粒进入第一变形区后，因受剪应力作用产生滑移，致使晶粒变为椭圆形。,晶粒滑移示意图,13,滑移与晶粒的伸长,14,三、变形程度的表示方法,剪切角剪切面，第一变形区厚度0.02-0.2mm剪切角：剪切面与切削速度的夹角剪切角剪切面积变形程度,15,2.变形系数切屑厚度ach与切削层的厚度ac之比称为厚度变形系数，a=ach/ac；切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数l=lc/lch。根据体积不变原理,则al。变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。,16,剪切角剪切面积变形程度,17,5-3前刀面的挤压与摩擦及其对切削变形的影响,刀具与切屑之间的作用力分析如图所示。在直角自由切削的前提下，作用在切屑上的力有：前面对其作用的法向力Fn和摩擦力Ff，剪切面上的剪切力Fs和正压力Fns,两对力的合力分别为Fr和Fr。假设这两个合力相互平衡（严格地讲，这两个合力不共线，有一个使切屑弯曲的力矩），Fr称为切屑形成力，是剪切角；是Fn与Fr之间的夹角，称为摩擦角；o是刀具前角。,一、作用在切屑上的力,18,二、剪切角与摩擦角的关系,李和谢弗公式前角剪切角变形摩擦角剪切角变形,19,三、刀-屑接触区的变形与摩擦,在粘结区，切屑的底层与前面呈现冷焊状态，切屑与前面之间不是一般的外摩擦，这时切屑底层的流速要比上层缓慢得多，从而在切屑底部形成一个滞流层。所谓“内摩擦”就是指滞流层与上层流屑层内部之间的摩擦，这种内摩擦也就是金属内部的剪切滑移。其摩擦力的大小与材料的流动应力特性及粘结面积的大小有关。切屑离开粘结区后进入滑动区。在该区域内刀屑间的摩擦仅为外摩擦。刀屑接触面间有二个摩擦区域：粘结(内摩擦)区和滑动(外摩擦)区。金属的内摩擦力要比外摩擦力大得多，因此，应着重考虑内摩擦。,20,切屑和前面摩擦情况示意图,21,四、积屑瘤的形成及其影响,1.什么是积屑瘤在中低速切削塑性金属材料时,常在刀具前面刃口处粘结一些工件材料,形成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤。2.积屑瘤的形成原因产生这种现象，是滞流层金属不断堆积的结果。3.影响积屑瘤的因素积屑瘤的产生以及它的积聚高度与金属材料的硬化程度有关，也与刀刃前区的温度和压力状况有关。,22,积屑瘤高度与切削速度关系示意图,23,4.积屑瘤对起削过程的影响实际前角增大增大切削厚度使加工表面粗糙度增大对刀具寿命的影响,有利,使0增大，使切削过程变得轻快。,可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。,所以：粗加工时可以利用。,24,5.积屑瘤的抑制,不利,积屑瘤不稳定，易引起振动，使Ra增大。,会引起ap的变化，使加工精度降低。,所以：精加工时应尽量避免。,利用切削液；,控制切削速度；,加大刀具前度0；,对工件进行正火、调质处理。,25,五、刀-工接触区的变形与加工质量,已加工表面的形成,26,六、切屑的种类与变形规律,由于工件材料、刀具角度和切削用量的不同，切削过程中的变形情况也不同，因而产生的切屑种类也就多种多样。从变形观点出发，可将切屑归纳为以下四种形态。,带状切屑