金属切削过程中的变形 revised课件

第二章金属切削过程第二章金属切削过程1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削

正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°

偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移

切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。图金属挤压与切削比较挤压与切削一、切屑的形成过程

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压图切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角金属切削变形过程图切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=

第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。图切削部位三个变形区ⅠⅢⅡ

第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。1）三个变形区分析

第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。等切应力曲线图第一变形区金属的剪切滑移等切应力曲线图第一变形区金属的剪切滑移晶粒伸长方向剪切面Φ剪切角晶粒伸长方向剪切面Φ剪切角金属切削过程中的变形revised课件2）切屑的受力分析图作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面法向力剪切面正压力剪切力摩擦角刀具前角2）切屑的受力分析图作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

二、切削变形程度切削变形程度有三种不同的表示方法，分述如下。1）变形系数由于切削层变成切屑后，宽度变化很小，根据体积不变原理，可求得==切屑厚度切削层厚度结论：剪切角增大，变形系数减小，切削变形减小。二、切削变形程度1）变形系数由于切削层变成切屑后，宽度变化很

2）相对滑移ε

既然切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，当然就可以用相对滑移（剪应变）。来衡量切削过程的变形程度。如图中，平行四边形OHNM发生剪切变形后，变为平行四边形OCPM，其相对滑移2）相对滑移ε既然切削过程中金3）剪切角

分析上式可知：

1）前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这表明增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。

2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、采用润滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利于改善切削过程。3）剪切角分析上式可知：2）摩擦角1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

三、前刀面上的摩擦图刀屑界面上正应力和切应力的分布高温、高压，占总摩擦力的85%。三、前刀面上的摩擦图刀屑界面上正应力和切应力的分布高温1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响

1）积屑瘤的形成及其影响加工钢、铝等塑形材料时，在刀具前刀面切削处粘附一块断面呈三角形的金属硬块，称积屑瘤。四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1）积积屑瘤成因◆

一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接◆粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化滞留—粘接—长大积屑瘤形成过程切屑刀具图积屑瘤积屑瘤积屑瘤成因◆一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分布和压力分布有关。

塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；在背吃刀量ap和进给量f保持一定时，积屑瘤高度Hb与切削速度Vc

有密切关系，因为切削过程中产生的热是随切削速度的提高而增加的。积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分2）积屑瘤对切削过程的影响

（1）使刀具前角变大，保护刀具；

（2）使切削厚度变化；（3）使加工表面粗糙度增加；

（4）对刀具寿命的影响。

积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。精加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：

（2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。

（1）正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。

（3）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。

（4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。2）积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤对1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

五、影响切屑变形的因素

1）工件材料

工件材料强度越高，切屑和前刀面的接触长度越短，导致切屑和前刀面的接触面积减小，前刀面上的平均正应力增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角β减小，剪切角φ增大，变形系数将随之减小。五、影响切屑变形的因素1）工件材料工件材料

增大刀具前角γo，剪切角ф将随之增大，变形系数将随之减小；但γo增大后，前刀面倾斜程度加大，切屑作用在前刀面上的平均正应力σav减小，使摩擦角β和摩擦系数μ增大而导致ф减小。由于后一方面影响较小，还是随的γo增加而减小。2．刀具前角γ0增大刀具前角γo，剪切角ф将随之增大，变形系3．切削速度Vc

在无积屑瘤产生的切削速度范围内，切削速度越大，变形系数越小。主要是因为塑性变形的传播速度较弹性变形慢，切削速度越高，切削变形越不充分，导致变形系数下降。此外，提高切削速度还会使切削温度增高，切屑底层材料的剪切屈服强度τs因温度的增高而略有下降，导致前刀面摩擦系数μ减小，使变形系数下降。3．切削速度Vc在无积屑瘤产生的切

在无积屑瘤的切削速度范围内，切削层公称厚度越大，变形系数越小。4．切削层公称厚度在无积屑瘤的切削速度范围内，切削层公称厚度越大第二章金属切削过程第二章金属切削过程1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削

正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°

偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移

切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。图金属挤压与切削比较挤压与切削一、切屑的形成过程

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压图切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角金属切削变形过程图切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=

第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。图切削部位三个变形区ⅠⅢⅡ

第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。1）三个变形区分析

第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。等切应力曲线图第一变形区金属的剪切滑移等切应力曲线图第一变形区金属的剪切滑移晶粒伸长方向剪切面Φ剪切角晶粒伸长方向剪切面Φ剪切角金属切削过程中的变形revised课件2）切屑的受力分析图作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面法向力剪切面正压力剪切力摩擦角刀具前角2）切屑的受力分析图作用在切削上的力前刀面摩擦力前刀面1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

二、切削变形程度切削变形程度有三种不同的表示方法，分述如下。1）变形系数由于切削层变成切屑后，宽度变化很小，根据体积不变原理，可求得==切屑厚度切削层厚度结论：剪切角增大，变形系数减小，切削变形减小。二、切削变形程度1）变形系数由于切削层变成切屑后，宽度变化很

2）相对滑移ε

既然切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，当然就可以用相对滑移（剪应变）。来衡量切削过程的变形程度。如图中，平行四边形OHNM发生剪切变形后，变为平行四边形OCPM，其相对滑移2）相对滑移ε既然切削过程中金3）剪切角

分析上式可知：

1）前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这表明增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。

2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、采用润滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利于改善切削过程。3）剪切角分析上式可知：2）摩擦角1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

三、前刀面上的摩擦图刀屑界面上正应力和切应力的分布高温、高压，占总摩擦力的85%。三、前刀面上的摩擦图刀屑界面上正应力和切应力的分布高温1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切屑的形成过程第二节金属切削过程中的变形

四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响

1）积屑瘤的形成及其影响加工钢、铝等塑形材料时，在刀具前刀面切削处粘附一块断面呈三角形的金属硬块，称积屑瘤。四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1）积积屑瘤成因◆

一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接◆粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化滞留—粘接—长大积屑瘤形成过程切屑刀具图积屑瘤积屑瘤积屑瘤成因◆一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分布和压力分布有关。

塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；在背吃刀量ap和进给量f保持一定时，积屑瘤高度Hb与切削速度Vc

有密切关系，因为切削过程中产生的热是随切削速度的提高而增加的。积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分2）积屑瘤对切削过程的影响

（1）使刀具前角变大，保护刀具；

（2）使切削厚度变化；（3）使加工表面粗糙度增加；

（4）对刀具寿命的影响。

积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。精加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：

（2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。

（1）正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。

（3）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。

（4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。2）积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤对1.切屑的形成过程2.切削变形程度3.前刀面上的摩擦4.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响5.影响切屑变形的因素第二节金属切削过程中的变形

1.切