金属切削原理与刀具

1、金属切削原理与刀具,机械科 郑力群,3.1切屑的形成及积屑瘤与加工硬化,.导入,思考,慢镜头回放：刀具切削工件的过程,3.1切屑的形成及积屑瘤与加工硬化,.新课讲解,一.切削时的变形区,1.第一变形区 刀尖与切削层的挤压。 晶粒： 挤压 滑移 裂痕 形成切屑 变形过程： 弹变 塑变 挤裂 切离 2.第二变形区：切屑与前刀面的挤压。 变形：切屑卷曲而出摩擦 3.第三变形区：工件已加工面与刀具主后刀面的挤压。 变形：工件已加工面的加工硬化现象,二.切屑的种类,1.带状切屑 (Banding Chip) （1）产生原因 塑性较好的材料 VC，f, 精加工 o （2）变形过程：弹变 - 塑变 - 切离

2、 （3）对切削加工的影响：切削力波动小，切削过程平稳 已加工表面Ra 。需采取卷屑、断屑措施,二.切屑的种类,2.挤裂（节状）切屑 (Node Chip) （1）产生原因：塑性较差的材料 VC ，o ，粗加工 hD f， r （2）变形过程： 弹变-塑变-挤裂-切离 （3）对切削加工的影响：切削力有波动，切削过程不平稳 已加工表面Ra （4）改善措施： VC，f, o 切屑可由挤裂切屑变为带状切屑。,二.切屑的种类,3.崩碎切屑 (Rupture Chip) （1）产生原因：脆性材料 VC ,f o （2）变形过程： 弹变 - 挤裂 - 切离 （3）对切削加工的影响：切削力波动大，切削过程不平

3、稳 已加工表面Ra （4）改善措施： VC，f, o 切削加工时，不能使用切削液,二.切屑的种类,各种类型的切屑,三.切削变形系数,经过滑移变形后形成的切屑，其外形尺寸较原来的切削层尺寸长度变短而厚度增加，这种切屑变形现象称为切屑收缩。切屑收缩的程度可用切屑变形系数表示。 值的大小能直观地反映切屑的变形程度，越大，表示切屑越厚而短，切屑变形就越大，否则反之。,三.切削变形系数,1.第一变形区： 这一区域是由靠近切削刃的OA线处开始发生塑性变形，到OM线处的剪切滑移基本完成。当切削层受到锲形刀具的挤压和刃口的切割时，在刃口处与母体分离，改变运动方向，沿刀具前刀面流出。这时在切削层内部必然发生很大

4、的弹性变形和塑性变形。当塑性变形超过金属的极限强度，金属就断裂下来形成切屑。 所以第一变形区的主要特征就是沿 滑移线的剪切变形以及随之产生的 加工硬化。,三.切削变形系数,2.第二变形区： 与前刀面相接触的附近区域，切屑沿前刀面排出，进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使其底层长度大于外层长度，因而发生卷曲。塑性变形越大，卷曲也越厉害，最后切屑离开前刀面，变形结束。从力学角度来看，刀具前刀面的压力对切屑产生一个弯矩，迫使切屑卷曲，因此切屑的卷曲是和前刀面的挤压有关的。,三.切削变形系数,3.第三变形区： 这是已加工表面靠近切削刃处的区域，这一区域内的金属受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压，摩擦与回弹，

5、造成加工硬化。,四.积屑瘤,1. 形成 (Formation) (1)第二变形区 (2)摩擦与滞留 (3)摩擦力分子间的结合力,四.积屑瘤,2.影响 (Generation) (1)保护刀刃：代替刀刃进行切削，减小其磨损 (2)o ：减小切屑变形与切削力 (3)积屑瘤时有时无，时大时小 (4)aP变，影响尺寸精度 (5)o变，切削力变，易引起切削振动,四.积屑瘤,3.产生条件 (Generation) (1)工件材料:塑性材料 改善措施：对材料进行正火、调质处理 (2)切削速度 (M/min) 1)低速 （Vc80-100） 3)中速 (Vc=5-50) 4)Vc=20-30 M/min,为积

6、屑瘤高发区 改善措施：1.调整切削速度，尽量避免中速 2.降低摩擦（o，前刀面Ra值，加切削液）,四.积屑瘤,（3）刀具前角 小前角比大前角容易产生积屑瘤 改善措施：前角40-50一般不产生积屑瘤 （4）刀具表面粗糙度 降低粗糙度 （5）切削液 切削液中含有活性物质，能迅速渗入加工表面和刀具之间，减少切屑跟刀具前面的摩擦，并能降低切削温度，所以不易产生积屑瘤。,五.加工硬化,（一）形成 刀具的刃口不是绝对锋利的。在切削过程中，在第三变形区有一薄金属层不能延第三变形区滑移，经过切削刃钝圆部分和后刀面磨损棱面的挤压、摩擦和弹性恢复，留在已加工表面上，产生塑性变形，造成纤维化与加工硬化。其硬度是原来工件材料硬度的1.8-2倍。变形程度越大，则已加工表面硬化程度越高，硬化层的深度也越深。,五.加工硬化,（二）加工硬化对加工的影响 在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降。利用冷变形强化可提高金属的强度和硬度。 缺点：塑性