刀具切削过程PPT课件.ppt

刀具切削过程力大,被挤压金属只能沿BC剪切面向上滑移破坏,c)为金属切削,刀具实际就是偏挤压的压头,由此可见,金属切削过程的实质是挤压过程。二、切屑的形成过程1、切屑的形成图1.26切削变形区及切屑的形成过程切削塑性金属时,工件受到刀具的挤压,开始产生弹性变形,此后材料的内应力逐渐增大,当剪切应力达到材料的屈服极限时,金属开始滑移而产生塑性变形,随着滑移变形的进行,剪切应力不断增大,变形达到材料允许的最大值时,切削层金属被挤裂而破坏。图1.26中,OA为始滑移面,左侧发生弹性变形,AOM区内产生塑性变形,OM为终滑移面,金属在其上剪切应力和塑性变形达到最大值,越过OM面,金属被切离工件母体,沿刀具前刀面流出形成切屑。随着刀具的不断向前运动,AOM区不断前移,切屑不断流出,切削层各点金属均要经历弹性变形、塑性变形、挤裂和切离的过程。2.切削变形区(1)第Ⅰ变形区(AOM区域):又称基本变形区,切削层金属产生剪切滑移和大量塑性变形区域,机床提供的大部分能量主要消耗在该区域。是切削力、切削热的主要来源。(2)第Ⅱ变形区(OE区域):切屑和前刀面的摩擦变形区。影响刀具前刀面的磨损和积屑瘤的形成。(3)第Ⅲ变形区(OF区域):工件已加工表面与刀具后刀面的摩擦区域,影响刀具后刀面的磨损和工件的加工硬化和残余应力。3、切屑的类型切削加工时,被加工材料的性质和切削条件的不同,滑移变形有很大差异,得到不同形态的切屑,常见切屑有以下三种(图1.26):a)带状切屑b)挤裂切屑c)崩碎切屑图1.26切屑的种类a)带状切屑:切屑连绵不断,底部很光滑,背面毛茸状。加工塑性材料(低碳钢),切削厚度较小,切削速度较大,刀具前角较大。切屑变形:弹性变形→塑性变形→切离b)挤裂切屑(节状切屑):切屑背面呈锯齿形,底面有时有裂纹。加工较硬的塑性材料(中碳钢),切削厚度较大,切削速度较低,刀具前角较小。切屑变形:弹性变形→塑性变形→挤裂→切离c)崩碎切屑:切屑呈碎块状。加工脆性金属材料(如铸铁、青铜),金属未经过塑性变形就被挤裂或断裂,材料越脆,刀具前角较小,切削厚度较大。切屑变形:弹性变形→挤裂→切离三、刀具切削过程中的物理现象1.总切削力(1)、总切削力的来源。总切削力是切削刀具对工件的作用力,其大小影响切削热的多少,进而影响刀具的磨损和寿命以及工件加工精度和表面质量。切削力来源于切削过程的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变形区:(1)第Ⅰ变形区内:克服切削层金属弹、塑性变形的变形抗力。(2)第Ⅱ变形区内:克服切屑与刀具前刀面之间的摩擦阻力。(3)第Ⅲ变形区内:克服工件与刀具后刀面之间的摩擦阻力。(2)、总切削力的分解。切削力Fr是一空间矢量,可分解为三个相互垂直的分力,见图1－28。①切削力Fc(切向力):总切削力在主运动方向上的正投影,其数值在三个分力中最大,消耗机床总功率的95％～99％。是计算机床动力、刀具和夹具强度的依据,选择刀具几何角度和切削用量的依据。②进给力Ff(轴向力):总切削力在进给运动方向上的正投影,消耗机床总功率的1％～5％,作用在进给机构上,是设计和校检进给机构强度的依据。(3)、切削力的影响因素①工件材料:强度、硬度越高,切削力越大;塑性、韧性越高,切削力越大。(例:不锈钢、灰口铸铁和45钢)②切削用量:切削深度aP和进给量f增大,切削力增大。aP增大一倍,Fc加大一倍;而f增大一倍,Fc增加68％～86％。增大f,减小aP,可有效减小切削力。③刀具几何角度:增大前角,切削力FZ减小。增大主偏角,Ff增大,Fp减小。①第Ⅰ变形区内:切屑的变形功。②第Ⅱ变形区内:切屑与刀具前刀面之间的摩擦功。③第Ⅲ变形区内:工件与刀具后刀面之间的摩擦功。塑性材料:主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。脆性材料:主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。(4)、减少切削热的措施:改善散热条件,其主要措施有合理选择切削用量(尤其是切削速度)和刀具角度,合理施加切削液等。3.积屑瘤(1)积屑瘤:以中等切削速度切削塑性金属时,常有一些来自切屑和工件的金属粘接在前刀面上,形成硬度很高(高于工件材料硬度2～3.5倍)的“瘤”状的硬质金属块(图1.31),它是第Ⅱ变形区在特定条件下金属摩擦变形的产物。(2)产生条件:①切削塑性金属②中等切削速度(Vc＝(5～60)m/s)切削(3)产生原因:切屑底面的滞留层金属与前刀面的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力。(4)积屑瘤对加工的影响:①积屑瘤附着在刀尖上,代替刀刃进行切削,保护刀刃。②增大工作前角,可减小切屑变形和使得切削变得轻快。③积屑瘤时生时灭,使切削深度aP不断变化,影响工件尺寸精度。④积屑瘤在工件已加工表面上刻划出一些不均匀的沟痕,影响表面粗糙度。(5)积屑瘤对粗精加工的影响①粗加工:可利用积屑瘤保护刀尖,常采用中速切削②精加