[工学]第二、三节.ppt

2.1.2刀具几何角度 一、刀具切削部分的构造 Date1 2.1.2刀具几何角度 l基面Pr 通过切削刃选定点，垂直于主运 动方向的平面。通常，基面应平行或 垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量 的某一安装定位平面或轴 l切削平面Ps 通过切削刃选定点，与主切削刃 相切并垂直于基面Pr的平面即主切削 刃与切削速度方向构成的平面 l正交平面Po 通过切削刃选定点，同时垂直于 Pr和切削平面Ps的平面 二、刀具标注角度参考系 Date2 2.1.2刀具几何角度 三、刀具的标注角度 在刀具的标注角度参考系中确定的切削刃与刀 面的方位角度，称为刀具标注角度。 如果切削刃是曲线或前、后刀面是曲面的情况 下，定义刀具的角度时，应该用通过切削刃选定点 的切线或切平面代替曲刃或曲面 Date3 外圆车刀正交平面参考的标注角度 2.1.2刀具几何角度 Date4 第二节 金属切削过程中的变形 *5 2.2.1 切屑的形成过程 以塑性材料的切屑 形成为例，金属切削区 可大致划分为： 第一变形区 第二变形区 第三变形区 图210 金属切削过程中的滑移线和流线示意图 一、切屑的形成过程 Date6 2.2.1 切屑的形成过程 l第一变形区 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，可看作一个剪切 平面 （剪切滑移区） 图211 第一变形区金属的滑移 Date7 2.2.1 切屑的形成过程 l第二变形区 l第三变形区 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 （挤压摩擦区） 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 （挤压摩擦回弹区） Date8 2.2.2切削变形程度 二、切削变形程度 剪切角剪切角 李和谢弗公式 剪切面与切削速度方向之间的夹角 前角0增大时，剪切角随之 增大，变形减小 摩擦角增大时，剪切角随 之减小，变形增大 Date9 变形前后体积不变， 用h表示切削层变的变形程度 2.2.2 切削变形程度 切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变 厚度变形系数 长度变形系数 变形系数变形系数 切屑与切削层尺寸 hD hch LD Lch 二、切削变形程度 Date10 2.2.2切削变形程度 相对滑移系数相对滑移系数 当当 0 0 = 0= 03030， h h 1.51.5时，时， h h 与与 相近相近 主要反映第主要反映第变形区的变形，变形区的变形， h h 还包含了第还包含了第变形区的影响变形区的影响 y s O M 0 相对滑移系数 二、切削变形程度 Date11 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 2.2.3刀-屑接触区的变形与摩擦 Date12 2.2.3刀-屑接触区的变形与摩擦 切塑性金属时前刀面上应力分布情况： 刀-屑接触区可分两部分： 粘接区lf1: 剪切滑移，内摩擦 滑动区lf2: 滑动摩擦，外摩擦 图218 刀屑界面上正应力和切应力的分布 一般内摩擦力约占总摩擦力的85% Date13 Date14 2.2.4积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 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 Date15 2.2.4积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 积屑瘤的产生及成长与 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。 积屑瘤高度与切削速度的关系 Date16 2.2.4积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 积屑瘤对切削过程的影响 使刀具前角变大 使切削厚度变化 使加工表面粗糙度增加 代替刀刃切削提高刀具寿命 Date17 2.2.4积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 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）增大刀具前角 （1）降低工材塑性，适当提高工件材料硬度 （3）正确选用切削速度 （4）使用润滑性能好的切削液 Date18 2.2.5影响切屑变形的因素 l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 av 增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角减小 ，剪切角增大，变形系数h将随之减小 Date19 2.2.5影响切屑变形的因素 l刀具前角0 0 , h 但 0 , h 0 h Date20 2.2.5影响切屑变形的因素 l切削速度 在无积屑瘤产生的切削速度范围内 Date21 2.2.5影响切屑变形的因素 l切削工称厚度hD 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。 Date22 第三节 切屑的类型及控制 *23 3.1切屑的类型 带状切屑挤裂切屑 单元切屑 崩碎切屑 Date24 3.1切屑的类型 切塑性材料 带状切屑 挤裂切屑 单元切屑 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 0vac 0 v ac0 v ac 0vac 切脆性材料 崩碎切屑 不平稳,表面粗糙 应0vac Date25 3.1切屑的类型 形成 条件 影响 名称 简图 形态 变形 带状，底面光 滑背面呈毛茸状 节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状 粒状不规则块状颗粒 剪切滑移尚未达 到断裂程度 局部剪切应力达到断 裂强度 剪切应力完全达 到断裂强度 未经塑性变形即 被挤裂 加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大 加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小 工件材料硬度较 高，韧性较低， 切削速度较低 加工硬脆材料， 刀具前角较小 切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑 切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳 切削力波动较大， 切削过程不平稳， 表面粗糙度不佳 切削力波动大，有 冲击，表面粗糙度 恶劣，易崩刀 带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑 切屑类型及形成条件 Date26 3.2切屑的控制 l“不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影 响主要有拉伤工件的已加工表面；划伤机床；造 成刀具的早期破损；影响操作者的安全。 l切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控 制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的 良好屑形。 l“可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工； 不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 Date27 3.2切屑的控制 l切削控制的措施： 在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器 改变刀具角度：增大kr、减小0或改变s 调整切削用量 Date28 3.2切屑的控制 l切削碰到工件或刀具后刀面折断 Date29 3.2切屑的控制 l断屑槽的基本形式： L：切屑在前刀面上的