切屑形成过程

1、郭德伟1p理解切屑的形成过程、切屑变形程度表示方法及3个变形区，了解影响切屑变形的因素及切屑类型p理解切削力的产生、分解与经验公式，了解影响切削力的主要因素p理解切削热的产生、传出，了解切削温度分布及主要影响因素p了解刀具磨损形式与磨损原因。理解刀具寿命概念及影响刀具寿命的主要因素p掌握切削用量的选择方法，了解切削用量的优化p了解磨削机理与磨削特点p了解高速切削技术特点与进展郭德伟2郭德伟3没有副刃参加切削，且s = 0。图3-1 直角、斜角自由切削与不自由切削a）直角切削）直角切削b）斜角切削）斜角切削c）不自由切削）不自由切削郭德伟4 FABOM45a）正挤压）正挤压FABOM45b）偏挤

2、压）偏挤压OMFc）切削）切削图3-3 金属挤压与切削比较郭德伟5切削变形实验设备与录像装置郭德伟6图3-4 切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：=s剪切角郭德伟7 第变形区：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3-6 切削部位三个变形区第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。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。第变形区：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。郭德伟8图3-7 剪应变的计算)cos(sincos)tan(cot000MKKPNKyS （3

3、-2） syOM0PKNhchhD剪切角愈小，前角愈小剪切变形量愈大0郭德伟9切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层的变形程度。LchhDhchLc图3-8 切屑与切削层尺寸厚度变形系数 （3-3a） Dchhahh长度变形系数chchlLL （3-3b） chcDchhLLhh （3-3） 因为体积相同，切削层宽度近似相同 h称变形系数，称变形系数， h愈大，说愈大，说明切屑的变形程度愈大。明切屑的变形程度愈大。 郭德伟1000sincostanh002cos1sin2hhh变形为s0yOM0PKNhchhDsin)90sin(0OMOMhhDchh （3-4

4、） sin)cos(0h郭德伟11粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lf1的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。 图3-9 切屑与前刀面的摩擦 在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。lf2lf1郭德伟12n切削刃存在刃口圆弧，导致挤压和摩擦，产生第变形区。A点以上部分沿前刀面流出，形成切屑；A点以下部分受挤压和摩擦留在加工表面上，并有弹性恢复。hDhDhACFE已加工表面变形A点前方正应

5、力最大，剪应力为 0。 A点两侧正应力逐渐减小，剪应力逐渐增大，继而减小。郭德伟13 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 增大前角，保护刀刃 影响加工精度和表面粗糙度滞留粘接长大切屑刀具图3-10 积屑瘤积屑瘤积屑瘤的动态演示1 积屑瘤的动态演示2 积屑瘤的动态演示3 郭德伟14切削速度对积屑瘤的影响切削速度积屑瘤高度郭德伟15工件材料强度和硬度越大，变形系数h越小，即切屑变形越小。图3-11刀具几何参数中影响最大的是前角。刀具前角o越大，剪切角变大，变形系数h就越小图3-12郭德伟16无积屑瘤的情况 切削速度vc越高，变形系数h越小。进给量 f

6、越大，hD增大，前刀面上的av增大，切应力减小，摩擦系数减小，剪切角加大，变形系数h越小。郭德伟17有积屑瘤的情况 vc通过积屑瘤前角b(即实际工作前角oe)来影响变形系数h，图3-14所示。背吃刀量ap对变形系数h基本无影响。郭德伟18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，

7、 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表3-1 切屑类型及形成条件郭德伟19带状 切屑挤裂 切屑粒状 切屑崩碎 切屑图3-16 切屑形态照片郭德伟20国际标准化组织的切屑分类法国际标准化组织的切屑分类法郭德伟21v 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。v 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果（图3-17a）图3-7 切屑的卷曲v断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置，图3-17b） 郭德伟22郭德伟23GGC （3-7）式中 G 裂纹扩展单位长度时释放的能量（应变能 释放率）； GC 裂纹扩展单位长度时所需的能量（裂纹扩 展阻力）。K1K1C （3-8）式中 K1 应力强度因 子； K1C K1临界值。对于型（张开型）裂纹，在平面应变条件下，脆性断裂条件为：郭德伟24 大规模挤裂