金属切削过程的变形

1、1金属切削过程基本定义：金属切削过程基本定义： 通过机床提供的切削运动和动力，使通过机床提供的切削运动和动力，使刀具刀具和和工件工件产生产生相对运动相对运动（即切削运动），从而切（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。过程。2u1. 1. 切屑的形成过程及变形区的划分；切屑的形成过程及变形区的划分；u2. 2. 切削变形及变形系数；切削变形及变形系数；u3. 3. 前刀面与切屑间的摩擦；前刀面与切屑间的摩擦；u4. 4. 积屑瘤；积屑瘤；u5. 5. 影响切屑变形的主要因素。影响切屑变形的主要因素。u切屑变形区的划分及特点；切

2、屑变形区的划分及特点； u积屑瘤对切削过程的影响及控制；积屑瘤对切削过程的影响及控制；u影响切屑变形的主要因素。影响切屑变形的主要因素。u1. 1. 掌握影响切屑变形的主要因素；掌握影响切屑变形的主要因素；u2. 2. 掌握变形区的划分和积屑瘤的产生、控制掌握变形区的划分和积屑瘤的产生、控制3金属切削过程是指从工件表面切除多余金属金属切削过程是指从工件表面切除多余金属形成已加工表面的过程，该过程也是一个形成已加工表面的过程，该过程也是一个切切屑形成的过程屑形成的过程。伴随着切屑的形成，会产生伴随着切屑的形成，会产生切削变形切削变形、积屑积屑瘤瘤、表面硬化表面硬化、切削力切削力、切削热切削热和和

3、刀具磨损刀具磨损等物理现象。等物理现象。 4图3-3 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5切屑形成过程切屑形成过程切削层切削层的金属的金属弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形挤裂挤裂切离切离切切屑屑切削层的金属受切削层的金属受到刀具前刀面的到刀具前刀面的推挤后产生弹性推挤后产生弹性变形变形随着切应力、切应变逐渐增大，随着切应力、切应变逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性变达到其屈服强度时，产生塑性变形而滑移形而滑移刀具继续切入时，材料刀具继续切入时，材料内部的应力、应变继续内部的应力、应变继续增大，当切应力达到其增大，当切应力达到其断裂强度时，金属材料断裂强度时，金属材料被

4、挤裂被挤裂沿刀具沿刀具前刀面前刀面流出流出6切削变形实验设备与录像装置71.1.研究金属切削变形的常用方法研究金属切削变形的常用方法 抓住高速和微观两个特点1) 1) 侧面方格变形观察法侧面方格变形观察法 在抛光的工件侧面上划出精密的小方格，用很低的切削速度进行直角自由切削，通过放大镜观察小方格的歪扭来认识变形。2 2）快速落刀法）快速落刀法 利用“快速落刀装置”，在某一瞬间使刀具快速离开切削区，截取切屑根部标本进行观察。3 3）其他方法）其他方法 包括高速摄影法、扫描电镜法、带显微镜头的工业电视观察法和光弹性、光塑性实验法。8 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

5、性变形主要集中于此区域。图3-5 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。9（一）第一变形区（一）第一变形区OA始滑移线始滑移线OM终滑移线终滑移线变形的主要特征：变形的主要特征： 剪切滑移变形剪切滑移变形 加工硬化加工硬化一般速度范围内一区一般速度范围内一区宽度为宽度为0.02.2mm，速度越高，宽度越小，速度越高，宽度越小，可看作一个可看作一个剪切平面剪切平面（剪切滑移区）（剪切滑移区）10 切屑沿刀具前

6、面排出时会进一步受到前刀切屑沿刀具前面排出时会进一步受到前刀面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存在强烈的面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前刀面处的金属挤压和摩擦，使切屑底部靠近前刀面处的金属发生发生“纤维化纤维化”的二次变形。这部分区域称为的二次变形。这部分区域称为第二变形区（第二变形区（）。2. 第二变形区第二变形区 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。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。刀刀-屑接触区屑接触区11 在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成的变形区域称为的变形区域称为第三变形

7、区（第三变形区（）。 由于刀具刃口不可能绝对锋利由于刀具刃口不可能绝对锋利, 钝圆半径的钝圆半径的存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形，具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形，从而影响已加工表面质量。从而影响已加工表面质量。3. 第三变形区第三变形区 刃前区：刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应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力集中而复杂，被切削层在此与工件本体材

8、料分离课堂问题？课堂问题？三个变形区如何划分及特点？三个变形区如何划分及特点？13二、切削变形1.切屑形成过程：对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形。在OA面上，应力达到材料的屈服强度，则发生塑性变形，产生滑移现象。14 随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面OA上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在终滑移面OE上，应力和变形达到最大值。 越过OE面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑。（切削过程实质：弹性变形（切削过程实质：弹性变形塑性变形塑性变形分离）分离）15切屑形成过程模

9、型切屑形成过程模型16在第一变形区中，切削变形的主要特征是切削层金属沿滑在第一变形区中，切削变形的主要特征是切削层金属沿滑移面的剪切变形，并伴有加工硬化现象。移面的剪切变形，并伴有加工硬化现象。切削层金属沿滑移面的剪切变形，从金属晶体结构的角度切削层金属沿滑移面的剪切变形，从金属晶体结构的角度来看，就是沿晶格中晶面所进行的滑移。来看，就是沿晶格中晶面所进行的滑移。金属材料的晶粒，可假定为圆形颗粒。晶粒在到达始滑移金属材料的晶粒，可假定为圆形颗粒。晶粒在到达始滑移线线OA之前，仅产生弹性变形，晶粒不呈方向性，仍为圆形。之前，仅产生弹性变形，晶粒不呈方向性，仍为圆形。晶粒进入第一变形区后，因受剪应

10、力作用产生滑移，致使晶粒进入第一变形区后，因受剪应力作用产生滑移，致使晶粒变为椭圆形。椭圆的长轴方向就是晶粒伸长的方向或金晶粒变为椭圆形。椭圆的长轴方向就是晶粒伸长的方向或金属纤维化的方向，它与剪切面的方向不重合，两者之间成一属纤维化的方向，它与剪切面的方向不重合，两者之间成一夹角夹角。切屑形成本质切屑形成本质17晶粒滑移示意图晶粒滑移示意图18滑移与晶粒的伸长滑移与晶粒的伸长19切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。LchhDhchLC切屑与切削层尺寸20切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度变形系数，用h 表示，a= hch/hD ；而切

11、削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数，用l表示，l=lc/lch 。根据体积不变原理, 则 a l。变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。1. 切削变形系数切削变形系数 切削层经塑性变形后，切削层经塑性变形后，厚度增加厚度增加，长度缩小长度缩小，宽度宽度基本不变基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。可用其表示切削层变的变形程度。21角与剪切面面积的关系 变形系数的求法22 2剪应变剪应变剪应变：相对滑移剪应变：相对滑移 若刀具沿切削速度方向移动一个距若刀具沿切削速度方向移动一个距离，则离，则滑移剪切面移动的距离滑移剪切面移动的距离y与滑移剪切面沿自身方向窜动的距与滑移剪切面沿

12、自身方向窜动的距离离S之比，即为相对滑移量。之比，即为相对滑移量。23 既然切削过程中金属变形的主要形式是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）。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，平行四来衡量切削过程的变形程度。如图中，平行四边形边形OHNM发生剪切变形后，变为平行四边形发生剪切变形后，变为平行四边形OGPM，剪应变：，剪应变：cottan()osNPNKKPyMKMK 2剪应变剪应变24 变为平行四边形变为平行四边形OGPM，其相对滑移，其相对滑移 3剪应变剪应变与变形系数与变形系数的关系的关系sin)cos(si

13、n)90sin(00OMOMhDhch当剪切角增大时，变形系数减小。当剪切角增大时，变形系数减小。经过变换，经过变换，剪应变剪应变与与变形系数变形系数的关系用下式表示：的关系用下式表示：002cos1sin2课堂问题？课堂问题？描述切削变形程度的参数有哪些？描述切削变形程度的参数有哪些？261. 作用在切屑上的力作用在切屑上的力 刀具与切屑之间的作用力分析。刀具与切屑之间的作用力分析。在直角自由切削的前提下，作用在切屑上的力有：在直角自由切削的前提下，作用在切屑上的力有：前面对其作用的前面对其作用的法向力法向力Fn和和摩擦力摩擦力Ff，剪切面上的，剪切面上的剪切力剪切力Fs和和法向力法向力Fn

14、s,两对力的合力分别为两对力的合力分别为Fr 和和 Fr。假设这两个合力相互平衡（严格地讲，这两个合假设这两个合力相互平衡（严格地讲，这两个合力不共线，有一个使切屑弯曲的力矩），力不共线，有一个使切屑弯曲的力矩），Fr称为称为切屑形成力，切屑形成力，是剪切角是剪切角；是是Fn与与Fr之间的夹角，之间的夹角，称为称为摩擦角摩擦角；o是刀具前角是刀具前角。271切屑的受力分析切屑的受力分析 28 如将上述两对力都画在切削刃的前方，就得到直角自由如将上述两对力都画在切削刃的前方，就得到直角自由切削时力与角度的关系图。切削时力与角度的关系图。29sinAAFDSS30 如用测力仪直接测得作用在刀具上的

15、切削分如用测力仪直接测得作用在刀具上的切削分力力 和和 ，在忽略被切材料对刀具后刀面作，在忽略被切材料对刀具后刀面作用力的条件下，即可求得前刀面对切屑作用的摩用力的条件下，即可求得前刀面对切屑作用的摩擦角擦角，进而可近似求得前刀面与切屑间的摩擦，进而可近似求得前刀面与切屑间的摩擦系数系数。cFpFtantanpoC（-） =FF311 1）剪切角随前角增大而增大剪切角随前角增大而增大，即，即前角增大时，切屑变形减小。前角增大时，切屑变形减小。所以在保证切削刃强度的条件下增大前角，有利于改善切削过所以在保证切削刃强度的条件下增大前角，有利于改善切削过程。程。2 2）剪切角随摩擦角的增大而减小剪切

16、角随摩擦角的增大而减小，即摩擦角增大时，切屑变形，即摩擦角增大时，切屑变形增大，所以仔细研磨刀面或使用切削液同样可改善切削过程。增大，所以仔细研磨刀面或使用切削液同样可改善切削过程。w4)(44002. 剪切角剪切角与前刀面摩擦角与前刀面摩擦角的关系的关系32 3. 前刀面与切屑间的摩擦前刀面与切屑间的摩擦 在粘结区，切屑的底层与前刀面呈现冷焊状态在粘结区，切屑的底层与前刀面呈现冷焊状态，切屑与，切屑与前刀面之间不是一般的外摩擦，这时切屑底层的流速要比上前刀面之间不是一般的外摩擦，这时切屑底层的流速要比上层缓慢得多，从而在切屑底部形成一个滞流层层缓慢得多，从而在切屑底部形成一个滞流层 。所谓所

17、谓“内摩擦内摩擦”就是指滞流层与上层流屑层内部之间的就是指滞流层与上层流屑层内部之间的摩擦，摩擦，这种内摩擦也就是金属内部的剪切滑移这种内摩擦也就是金属内部的剪切滑移。其摩擦力的。其摩擦力的大小与材料的流动应力特性及粘结面积的大小有关。大小与材料的流动应力特性及粘结面积的大小有关。切屑离开粘结区后进入切屑离开粘结区后进入滑动区滑动区。在该区域内刀屑间的摩。在该区域内刀屑间的摩擦仅为擦仅为外摩擦外摩擦。刀屑接触面间有二个摩擦区域：粘结刀屑接触面间有二个摩擦区域：粘结(内摩擦内摩擦)区和滑动区和滑动(外摩擦外摩擦)区。区。金属的内摩擦力要比外摩擦力大得多，因此，应着重考金属的内摩擦力要比外摩擦力大

18、得多，因此，应着重考虑内摩擦。虑内摩擦。 （1）前刀面与切屑间的接触特点）前刀面与切屑间的接触特点33 （2）刀屑接触区的摩擦特点l切屑沿前面流出切屑沿前面流出 切屑与前刀面间压力大切屑与前刀面间压力大(23Gpa)、温度高温度高(4001000)，切屑底部严重塑性变形且与前刀面发生粘结，切屑底部严重塑性变形且与前刀面发生粘结 刀刀-屑间的摩擦不再是外摩擦，而是粘结层与金属层的内摩屑间的摩擦不再是外摩擦，而是粘结层与金属层的内摩擦擦 刀刀-屑接触区内摩擦力占屑接触区内摩擦力占85%，整个接触区正应力，整个接触区正应力以刀以刀尖处最大尖处最大 刀刀-屑接触区实际上存在两个分区：屑接触区实际上存在

19、两个分区：滑动区、粘结滑动区、粘结区区 3. 前刀面与切屑间的摩擦前刀面与切屑间的摩擦 特点：在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生粘结，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。34 切屑和前面摩擦情况示意图切屑和前面摩擦情况示意图35 （3）前刀面上的平均摩擦系数l令令代表前刀面上的平均摩擦系数，则按内摩擦代表前刀面上的平均摩擦系数，则按内摩擦的规律得的规律得avsavfsfnfAAFF 3. 前刀面与切屑间的摩擦前刀面与切屑间的摩擦 课堂问题？课堂问题？前刀面与切屑间摩擦的特点？前刀面与切屑间摩擦的特点？37硬度很高，通常是工件硬度很高，通常是工件材料的材料的23倍，在处于倍，在处于比较稳

20、定的状态时，能比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的这块冷焊在前刀面上的金属称为金属称为积屑瘤积屑瘤或刀瘤。或刀瘤。切屑刀具积屑瘤 在在切削速度不高切削速度不高而又能形成连续切屑而又能形成连续切屑的情况下，加工的情况下，加工塑性材料塑性材料时，常常在前刀面时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的（1）积屑瘤的概念）积屑瘤的概念38 当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作用下，与前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使用下，与前刀面接触的切屑

21、底层受到很大的摩擦阻力，致使这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的“滞流层滞流层”。当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时，当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时，就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。2 2）积屑瘤的形成原因）积屑瘤的形成原因391 1）工件材料的塑性；）工件材料的塑性；2 2）切削速度；）切削速度；3 3）刀具前角；）刀具前角；4 4）冷却润滑条件。）冷却润滑条件。积屑瘤的形成原因积屑瘤的形成原因401.切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十

22、分洁净。2.当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。 3.如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。4.这样粘结层就逐步长大， 直到该处的温度与压力 不足以造成粘附为止。积屑瘤的形成过程积屑瘤的形成过程（滞留（滞留粘接粘接长大）长大）41a. 实际刀具前角增大实际刀具前角增大 刀具前角刀具前角o指前刀面与基面之间的夹角。如图所指前刀面与基面之间的夹角。如图所示，由于积屑瘤的粘附，刀具前角增大了一个示，由于积屑瘤的粘附，刀具前角增大了一个b角度，如把切屑瘤看成

23、是刀具一部分的话，无疑角度，如把切屑瘤看成是刀具一部分的话，无疑实际刀具前角增大实际刀具前角增大,现为现为o b 。 刀具前角增大可减小切削力，对刀具前角增大可减小切削力，对切削过程有积极的作用。而且，切削过程有积极的作用。而且，切削瘤的高度切削瘤的高度Hb 越大，实际刀越大，实际刀具前角也越大，切削更容易。具前角也越大，切削更容易。（3）积屑瘤对切削过程的影响：）积屑瘤对切削过程的影响：42b. 实际切削厚度增大实际切削厚度增大 当积屑瘤存在时，实际的金当积屑瘤存在时，实际的金属切削层厚度比无切削瘤时增加属切削层厚度比无切削瘤时增加了一个了一个hD，显然，这对工件切，显然，这对工件切削尺寸的

24、控制是不利的。值得注削尺寸的控制是不利的。值得注意的是，这个厚度意的是，这个厚度hD的增加并的增加并不是固定的，因为切削瘤在不停不是固定的，因为切削瘤在不停变化，它是一个产生、长大、最变化，它是一个产生、长大、最后脱落的周期性变化过程，这样后脱落的周期性变化过程，这样可能在加工中产生振动。可能在加工中产生振动。（3）积屑瘤对切削过程的影响）积屑瘤对切削过程的影响43c. 加工后表面粗糙度增大加工后表面粗糙度增大 积屑瘤的变化不但是整体，而且积屑瘤本身也积屑瘤的变化不但是整体，而且积屑瘤本身也有一个变化过程。积屑瘤的底部一般比较稳定，而有一个变化过程。积屑瘤的底部一般比较稳定，而它的顶部极不稳定

25、，经常会破裂，然后再形成。它的顶部极不稳定，经常会破裂，然后再形成。破裂的一部分随切屑排除，另一部分留在加工表面破裂的一部分随切屑排除，另一部分留在加工表面上，使加工表面变得非常粗糙。可以看出，如果想上，使加工表面变得非常粗糙。可以看出，如果想提高表面加工质量，必须控制积屑瘤的发生提高表面加工质量，必须控制积屑瘤的发生。（3）积屑瘤对切削过程的影响）积屑瘤对切削过程的影响44d.切削刀具的耐用度降低切削刀具的耐用度降低 从积屑瘤在刀具上的粘附来看，积屑瘤应该对从积屑瘤在刀具上的粘附来看，积屑瘤应该对刀具有保护作用，它代替刀具切削，减少了刀具磨刀具有保护作用，它代替刀具切削，减少了刀具磨损。损。

26、 积屑瘤的粘附是不稳定的，它会周期性的从刀积屑瘤的粘附是不稳定的，它会周期性的从刀具上脱落，当它脱落时，可能使刀具表面金属剥落，具上脱落，当它脱落时，可能使刀具表面金属剥落，从而使刀具磨损加大。对于硬质合金刀具这一点表从而使刀具磨损加大。对于硬质合金刀具这一点表现尤为明显。现尤为明显。（3）积屑瘤对切削过程的影响）积屑瘤对切削过程的影响45（3 3）积屑瘤对切削过程的影响：）积屑瘤对切削过程的影响：1 1积屑瘤增大了刀具实际工作前角积屑瘤增大了刀具实际工作前角，使切削轻快，使切削轻快，所以粗加工时可以利用积屑瘤。所以粗加工时可以利用积屑瘤。2 2影响刀具耐用度。影响刀具耐用度。积屑瘤的硬度比工

27、件材料高，积屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃进行切削，保护刀刃以减少磨损；能代替切削刃进行切削，保护刀刃以减少磨损；但破碎后反而会加剧刀具磨损与破损。但破碎后反而会加剧刀具磨损与破损。3. 3. 使切入深度增大。使切入深度增大。4 4切削力的变化又会引起振动，加上一些积屑瘤碎切削力的变化又会引起振动，加上一些积屑瘤碎片会粘附在已加工表面上，片会粘附在已加工表面上，增加工件表面粗糙度。增加工件表面粗糙度。因此，精加工时应当避免积屑瘤产生。因此，精加工时应当避免积屑瘤产生。46有利方面有利方面保护刀具保护刀具增加工增加工作前角作前角积屑瘤硬积屑瘤硬度很高度很高可代替切削刃可代替切削刃进行切屑，

28、减进行切屑，减少刀具的磨损少刀具的磨损积屑瘤的存在，积屑瘤的存在，使刀具的实际工使刀具的实际工作前角增大作前角增大可减小切削变可减小切削变形和切削力，形和切削力，使切削轻快使切削轻快47不利方面不利方面影响工件尺影响工件尺寸精度寸精度影响工件表影响工件表面粗造度面粗造度积屑瘤破裂后会划伤表面，加积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损快刀具磨损会形成硬点和毛刺，使工件表面粗会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大造度值增大时大时小，时有时无，使切削时大时小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动力产生波动而引起振动积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的切削深度不断变化使

29、实际的切削深度不断变化48问题 某工厂车工师傅在粗加工一件零件时，他某工厂车工师傅在粗加工一件零件时，他采用了在刀具上产生积屑瘤的加工方法，采用了在刀具上产生积屑瘤的加工方法，而在精加工时，他又努力避免积屑瘤的产而在精加工时，他又努力避免积屑瘤的产生，请问这是为什么？在防止积屑瘤方面，生，请问这是为什么？在防止积屑瘤方面，你认为能用哪些方法。你认为能用哪些方法。49回答 1、根据本节积屑瘤对加工的影响分析可知，积、根据本节积屑瘤对加工的影响分析可知，积屑瘤能增大刀具实际前角，使屑瘤能增大刀具实际前角，使切削更容易切削更容易，所以，所以这位师傅在粗加工时采用了利用积屑瘤的加工方这位师傅在粗加工时

30、采用了利用积屑瘤的加工方法，法， 2、积屑瘤很不稳定积屑瘤很不稳定，它会周期性地脱落，这就，它会周期性地脱落，这就造成了刀具实际切削厚度在变化，造成了刀具实际切削厚度在变化，影响零件的加影响零件的加工尺寸精度。工尺寸精度。 3、积屑瘤的剥落和形状的不规则积屑瘤的剥落和形状的不规则又使零件加工又使零件加工表面变得表面变得非常粗糙非常粗糙，影响零件表面光洁度。所以，影响零件表面光洁度。所以在精加工阶段，这位师傅又努力避免积屑瘤的发在精加工阶段，这位师傅又努力避免积屑瘤的发生。生。501)1)避开积屑瘤产生的中速区，采用较低或较高的切避开积屑瘤产生的中速区，采用较低或较高的切削速度；削速度；2)2)

31、采用润滑性能好的切削液，减小摩擦；采用润滑性能好的切削液，减小摩擦；3)3)增大刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压增大刀具前角，以减小切屑与前刀面接触区的压力；力；4)4)采用适当的热处理方法，提高工件材料硬度，减采用适当的热处理方法，提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。小加工硬化倾向。（4）避免或产生或减小积屑瘤的措施）避免或产生或减小积屑瘤的措施课堂问题？课堂问题？积屑瘤对加工过程的影响及控制？积屑瘤对加工过程的影响及控制？521工件材料工件材料2刀具几何参数刀具几何参数 3切削速度切削速度4切削厚度切削厚度影响切屑变形的主要因素影响切屑变形的主要因素53 1工件材料工件材料 工件材料

32、工件材料强度越高强度越高，切屑和前刀面的，切屑和前刀面的接触长度越短，导致切屑和钢刀面的接触接触长度越短，导致切屑和钢刀面的接触面积减小，前刀面上的平均正应力面积减小，前刀面上的平均正应力 增大，增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角减小，剪切角减小，剪切角增大，变形系数增大，变形系数 将随之将随之减小，切屑变形减小。减小，切屑变形减小。 强度强度切屑变形切屑变形av541. 工件材料工件材料通过试验，可以发通过试验，可以发现工件材料强度和现工件材料强度和切屑变形有密切的切屑变形有密切的关系。关系。 材料强度越高材料强度越高，塑性越小，则变形塑性越小，则

33、变形系数越小，系数越小，切屑变切屑变形减小形减小。强度强度切屑变形切屑变形变形系数材料强度材料强度对变形系数的影响材料强度对变形系数的影响 552. 刀具几何参数刀具几何参数 当当刀具刀具前角前角O增大时，沿刀面流增大时，沿刀面流出的金属切削层将比较平缓的流出的金属切削层将比较平缓的流出，金属切屑的变形也会变小。出，金属切屑的变形也会变小。 通过对通过对高速钢刀具高速钢刀具所作的切削试所作的切削试验也证明了这一点。在同样的切验也证明了这一点。在同样的切削速度下，削速度下，刀具前角刀具前角O愈大，材愈大，材料变形系数愈小。料变形系数愈小。 刀尖圆弧半径对切削变形也有影刀尖圆弧半径对切削变形也有影

34、响，响，刀尖刀尖圆弧半径圆弧半径越大越大，表明刀，表明刀尖越钝，对加工表面挤压也越大，尖越钝，对加工表面挤压也越大，表面的切削变形也越大。表面的切削变形也越大。562. 刀具几何参数刀具几何参数 O切屑变形切屑变形 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径切屑变切屑变形形573.切削速度切削速度随切削速度变化的材料变形系数曲线随切削速度变化的材料变形系数曲线并不是一直并不是一直递减递减，而是在某一段有一个波峰，这实际是积屑，而是在某一段有一个波峰，这实际是积屑瘤产生的影响。所以切削速度对材料变形的影响瘤产生的影响。所以切削速度对材料变形的影响分为两个段，一个是分为两个段，一个是积屑瘤积屑瘤这一段，另一个是这一

35、段，另一个是无无积屑瘤段积屑瘤段。 583. 切削速度：有积屑瘤段切削速度：有积屑瘤段 切削速度对切屑变形的影响主要是切削速度对切屑变形的影响主要是通过积屑瘤对切屑变形的影通过积屑瘤对切屑变形的影响响来实现的。来实现的。 在在积屑瘤增长积屑瘤增长阶段，积屑瘤随着切削速度的增大而增大，积屑阶段，积屑瘤随着切削速度的增大而增大，积屑瘤越大，瘤越大，实际刀具前角也越大实际刀具前角也越大，切屑的变形相对减少切屑的变形相对减少，所以在，所以在此阶段，切削速度增加时，材料变形系数此阶段，切削速度增加时，材料变形系数也减少。也减少。 随着速度的增加，积屑瘤增大到一定程度又会消退，在随着速度的增加，积屑瘤增大

36、到一定程度又会消退，在消退阶消退阶段，积屑瘤随着切削速度的增加而减小，段，积屑瘤随着切削速度的增加而减小，同时，同时，实际刀具前角实际刀具前角也减小，材料的变形将增大，也减小，材料的变形将增大，在积屑瘤完全消退时，材料变形在积屑瘤完全消退时，材料变形将最大。将最大。 593. 切削速度：无积屑瘤段切削速度：无积屑瘤段 材料变形系数是随着切削速度的增加而减小。材料变形系数是随着切削速度的增加而减小。主要主要是因为是因为塑性变形的传播速度比弹性变形的慢塑性变形的传播速度比弹性变形的慢，速度低时，速度低时，金属始剪切面为金属始剪切面为OA，当速度增大到一定值时，金属流动速，当速度增大到一定值时，金属

37、流动速度大于塑性变形速度，度大于塑性变形速度，在在OA面金属并未充分变形，相当于面金属并未充分变形，相当于始剪切面后移至始剪切面后移至OA面，终剪切面面，终剪切面OM也后移至也后移至OM，第一第一变形区后移，使得变形区后移，使得材料变形系数减小材料变形系数减小。另外，。另外，速度越大，速度越大，摩擦系数减小，材料变形系数也会减小。摩擦系数减小，材料变形系数也会减小。速度速度切屑变形切屑变形604. 切削厚度切削厚度 如图所示，显示了进给量（即切削厚度）对切屑如图所示，显示了进给量（即切削厚度）对切屑变形的影响。在无积屑瘤段，变形的影响。在无积屑瘤段，进给量进给量f越大，材料越大，材料的变形系数

38、的变形系数越小。越小。 进给量进给量f 切屑变形切屑变形 课堂问题？课堂问题？哪些因素影响切屑变形？哪些因素影响切屑变形？62从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：切塑性材料切塑性材料 带状切屑带状切屑 挤裂切屑挤裂切屑 单元切屑单元切屑切削平稳，力波动小切削平稳，力波动小 滑移量较大，局部滑移量较大，局部 切削不平稳，力波动大切削不平稳，力波动大加工面光洁，断屑难加工面光洁，断屑难 剪应力达断裂强度剪应力达断裂强度 加工表面粗糙加工表面粗糙 少见少见0vac0 v ac0 v ac0vac崩碎切屑崩碎切屑切脆性材料切脆性材料不平稳不平稳,表面粗糙表面

39、粗糙 应应0vac63带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑切屑形态照片64带状切屑带状切屑外形特征：外形特征：它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。形成条件：形成条件：用大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量用大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量 切削塑性材料切削塑性材料优优 点：点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙 度较小。度较小。缺缺 点：点：切屑连续不断，不太安全或可能擦伤已加工表面，因切屑连续不断，不太安全或可能擦伤已加工表面，因此要采取断屑措施。此要采取断屑措施。 切屑的类型切屑的类型

40、65挤裂挤裂( (节状节状) )切屑切屑 外形特征：外形特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：形成条件：采用较低的切削速度和较大的进给量，采用较低的切削速度和较大的进给量，刀具前角较小刀具前角较小, ,粗加工中等硬度的钢材料粗加工中等硬度的钢材料 特点：特点：切削力波动较大，工件表面较粗糙切削力波动较大，工件表面较粗糙 66单元单元(粒状粒状)切屑切屑 在挤裂在挤裂(节状节状)切屑产生的前提下切屑产生的前提下, 当进一步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则当进一步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则出现单元出现单元(粒状粒状)切屑。切屑。67崩碎切屑：崩碎切屑：在切削铸铁和黄铜等脆性材料时，在切削铸铁和黄铜等脆性材料时，切削层金属发生弹性变形以后，一般不经切削层金属发生弹性变形以后，一般不经 过过塑性变形就突然崩落，形成不规则的碎块状屑塑性变形就突然崩落，形成不规则的碎块状屑片，即为崩碎切屑。片，即为崩碎切屑。当当刀具前角小、进给量大刀具前角小、进给量大时易产生这种切屑，时易产生这种切屑，产生崩碎切屑时，切削热