切屑的形成过程ppt课件

1、1,第3章 切削与磨削原理,本章要点,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 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 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 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 掌握切削用量的选择方法，了解切削用量的优化 了解磨削机理与磨削特点 了解高速切削技术特点与进展,2,第3章 切削与磨削原理 Cutting and Grinding Theory,机械制造技术基础,3.1 切屑的形成过程 Cutting process,3,3.1.1 切削的形成过程,没

2、有副刃参加切削，且s = 0。,4,切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。,正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45,偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移,切削：与偏挤压情况类似。弹性变形剪切应力增大，达到屈服点产生塑性变形，沿OM线滑移剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度切屑与母体脱离。,图3-3 金属挤压与切削比较,3.1.1 切削的形成过程,5,切削变形实验设备与录像装置,3.1.1 切削的形成过程,6,图3-4 切屑根部金相照片,3.1.1 切削的形成过程,7,

3、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。,3.1.1 切削的形成过程,8,图3-7 剪应变的计算,（3-2）,剪应变（相对滑移系数）,3.1.2 切屑变形程度的表示方法,s,剪切角愈小，前角愈小剪切变形量愈大,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。,3.1.2 切屑变形程度的表示方法, 厚度变形系数,（3-3a）, 长度变形系数,（3-3b）,（3-3）,因为体积相同

4、，切削层宽度近似相同,h称变形系数，h愈大，说明切屑的变形程度愈大。,10,3.1.2 切屑变形程度的表示方法,变形为,s,（3-4）,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。,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤,12,切削刃存在刃口圆弧，导致挤压和摩擦，产生第变形区

5、。,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。,A点前方正应力最大，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。,加工表面变形原因,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤,13,积屑瘤成因, 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,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤,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3,14,3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤,切削速度

6、对积屑瘤的影响,15,3.1.4 影响切削变形的因素,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3-12,16,3.1.4 影响切削变形的因素,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 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。,17,3.1.4 影响切削变形的因素,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。,18,3.1.5 切屑类型

7、及切屑控制,19,3.1.5 切屑类型及切屑控制,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,20,国际标准化组织的切屑分类法,3.1.5 切屑类型及切屑控制,21,3.1.5 切屑类型及切屑控制,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。 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,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）,22,23,3.1.6 硬脆非金属材料切屑形成机理,GGC （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