工学第二三节

工学第二三节第1页/共33页2023/4/222.1.2刀具几何角度基面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第2页/共33页2023/4/232.1.2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第3页/共33页2023/4/24外圆车刀正交平面参考的标注角度2.1.2刀具几何角度第4页/共33页2023/4/25第二节

金属切削过程中的变形第5页/共33页2023/4/262.2.1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2－10金属切削过程中的滑移线和流线示意图一、切屑的形成过程第6页/共33页2023/4/272.2.1切屑的形成过程第一变形区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0.02～0.2mm，速度越高，宽度越小，可看作一个剪切平面（剪切滑移区）图2－11第一变形区金属的滑移第7页/共33页2023/4/282.2.1切屑的形成过程第二变形区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）第8页/共33页2023/4/292.2.2切削变形程度二、切削变形程度剪切角Φ李和谢弗公式剪切面与切削速度方向之间的夹角前角γ0增大时，剪切角Φ随之增大，变形减小摩擦角β增大时，剪切角Φ随之减小，变形增大第9页/共33页2023/4/210变形前后体积不变，用Λh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切屑与切削层尺寸hDhchLDLch二、切削变形程度第10页/共33页2023/4/2112.2.2切削变形程度相对滑移系数

当γ0=0～30°，Λh

≥1.5时，Λh与ε相近

ε主要反映第Ⅰ变形区的变形，Λh还包含了第Ⅱ变形区的影响ΔyΔsOMφγ0相对滑移系数二、切削变形程度第11页/共33页2023/4/212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第12页/共33页2023/4/2132.2.3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2－18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%第13页/共33页2023/4/214第14页/共33页2023/4/2152.2.4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，称为积屑瘤第15页/共33页2023/4/2162.2.4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第16页/共33页2023/4/2172.2.4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第17页/共33页2023/4/2182.2.4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第18页/共33页2023/4/2192.2.5影响切屑变形的因素工件材料

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σav增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角β减小，剪切角φ增大，变形系数Λh将随之减小第19页/共33页2023/4/2202.2.5影响切屑变形的因素刀具前角γ0γ0φ,Λh但

γ0βφ,Λhγ0

Λh第20页/共33页2023/4/2212.2.5影响切屑变形的因素切削速度

在无积屑瘤产生的切削速度范围内第21页/共33页2023/4/2222.2.5影响切屑变形的因素切削工称厚度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。第22页/共33页2023/4/223第三节切屑的类型及控制第23页/共33页2023/4/2243.1切屑的类型带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑第24页/共33页2023/4/2253.1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↑γ0↑v↓ac↓γ0↓v↑ac↓γ0↓v↑ac↑γ0↑v↓ac切脆性材料崩碎切屑不平稳,表面粗糙应↑γ0↑v↓ac第25页/共33页2023/4/2263.1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第26页/共33页2023/4/2273.2切屑的控制“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。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。“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。第27页/共33页2023/4/2283.2切屑的控制切削控制的措施：

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γ0或改变λs调整切削用量第28页/共33页2023/4/2293.2切屑的控制切削碰到工件或刀具后刀面折断第29页/共33页2023/4/2303.2切屑的控制断屑槽的基本形式：L：切屑在前刀面上的接触长度R：卷屑槽半径第3