机械制造-切削过程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第3章金属切削过程与控制,3.1金属切削过程与切屑类型,311切屑形成过程,以塑性材料的切屑,形成为例,金属切削区,可大致划分为:,三个变形区,第一变形区,第二变形区,第三变形区,图1-18金属切削过程中的滑移线和流线示意图,(1)第一变形区(剪切滑移区),OA始滑移线,OM终滑移线,变形的主要特征,剪切滑移变形,加工硬化,一般速度范围内一区,宽度为0.020.2mm,速度越高,宽度越小,图1-19第一变形区金属的滑移,可看作一个剪切平面,(2)第二变形区(挤压摩擦区),切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩,擦,使靠近前刀面的金属纤维化,基本与前刀面平行,(3)第三变形区(挤压摩擦回弹区),已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和,摩擦,产生变形与回弹,造成纤维化和加工硬化。,刃前区:三个变形区汇集在切削刃附近,此处的应力集,中而复杂,被切削层在此与工件本体材料分离,3.12变形程度的表示方法,1.剪切角:剪切面与切削速度方向之间的夹角,2.相对滑移:滑移距离s与单元厚度y之比,8=As/Ay=NP/MK=(NK+KP)/MK=cot+tan(-yo),3.变形系数n:切屑厚度与切削层厚度的比值,1=cos(-%)/sin更,一般m4-B+7,7个,hn!E,图3-3剪切变形示意图,313刀屑接触区的变形与摩擦,滞流层:接近前刀面的切屑,底层晶粒拉长,形成与前刀,面平行的纤维层,流速很慢,变形程度非常剧烈。,单位切应力,分布曲线,正应力分,切塑性金属时前刀面上应力,布曲线ay,分布情况,刀-屑接触区可分两部分:,粘接区n:剪切滑移,内摩擦图122切屑和前刀面摩擦情况示意图,滑动区l:滑动摩擦,外摩擦,一般内摩擦力约占总摩擦力的85%,积屑瘤,在速度不高切削塑性金属形成,带状切屑的情况下,滞流层金,属粘接在前刀面上,形成硬度,很高的硬块,称为积屑瘤,积屑瘤对切削过程的影响:,(1)代替刀具切削,保护刀具,(2)增大前角,减小变形和力,(3)产生过切及犁沟,精度,(4)增大已加工表面粗糙度,积屑瘤对精加工是不利的,应避免它产生:降低工材塑性;,合理选切削速度;增大前角;减小进给量;采用润滑液等,3.1.4刀-工接触区的变形与加工质量,刀刃钝圆半径rn,后刀面磨损带VB,弹性恢复区CD,变形特征,挤压、摩擦与回弹,图1-24已加工表面的形成过程,金属进入第一变形区,切屑,时,晶粒因压缩而变长,刀,D,因剪切滑移而倾斜。,金属层接近刀刃时,晶粒更为伸长,成为包,围在刀刃周围的纤维层,最后在O点断裂。,已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长,纤维方向平行于,已加工表面,金属晶粒被破坏,发生了剧烈的塑性变形,产生,加工硬化,表面残余应力,称之为加工变质层。,315切屑的类型及控制,从变形观点出发,可将切屑归纳为四种形态,切脆性材料,图,切屑类型,a)带状切屑b)挤裂切屑c)单元切屑d)崩碎切屑,不平稳表面粗糙,应tvae,切塑性材料,%v1a,%va,带状切屑,挤裂切屑,单元切屑,Potala,7oa,切削平稳,力波动小,滑移量较大,局部切削不平稳,力波动大,加工面光洁,断屑难,剪应力达断裂强度加工表面粗糙少见,3.2切削力,切削力的来源,被切削材料的弹性、塑性变形抗力,刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力,321切削力的分解,将切削合力F分解为三个互相垂直的分力F、Fr、FD,F。一主切削力,与切削速度方向一致,F一进给力,与进给方向平行,车外圆时称为轴向力,F背向力(切深抗力),与进给方向垂直,又称径向力,FC+Ff+F,