1、第3章 金属切削过程的基本规律,切割与挤压,塑性金属受压缩时，随着外力的增加，金属先后产生弹性变形、塑性变形，并使金属晶格产生滑移，而后断裂。,以直角自由切削为例，如果忽略了摩擦、温度、和应变速度的影响，金属切削过程如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也产生塑性变形。,第3章 金属切削过程的基本规律,切割与挤压,錾子切割金属的情况,第3章 金属切削过程的基本规律,一、切屑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：三个变形区第一变形区第二变形区第三变形区,（一）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0.020.2m
2、m， 速度越高，宽度越小， 可看作一个剪切平面,（剪切滑移区）,（二）第二变形区,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）,晶粒滑移示意图,第二变形区的变形特征,滑移与晶粒的伸长,（二）第二变形区,（挤压摩擦区）,（三）第三变形区,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。,（挤压摩擦回弹区）,第三变形区的金属变形,厚度为ac的一薄层金属被钝圆刃挤压塑性变形后成为已加工表面,第一变形区的切削变形对刀具产生较大的切削抗力；第二变形区主要对刀具产生（粘结）摩擦阻力以及造成前刀面磨损
3、；第三变形区主要对工件已加工表面质量产生重大影响。,三个变形区对切削加工的影响,1. 剪切角 ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。,2. 相对滑移：滑移距离s与单元厚度y之比。=s/ y =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan + tan( -0）,切削厚度压缩比h ：切屑厚度与切削层厚度的比值。hcos ( -0）/ sin ,一般 /4 0 0 ， h ,二、变形程度的表示方法,切屑与前刀面的摩擦大量实验表明：切屑与前刀面之间的摩擦存在着两种不同性质的摩擦：粘结摩擦和普通摩擦。且主要的摩擦形式为粘结摩擦。,两种不同的摩擦,刀-屑接触区的变形与摩擦,刀-屑接触区的变形与摩擦,滞流层：
4、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。,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 一般内摩擦力约占总摩擦力的85%,积屑瘤现象：在中低速切削塑性金属材料时, 常在刀具 前面刃口处粘结一些工件材料, 形成一块硬度很高 的楔块，称之为积屑瘤。结屑瘤 与切削速度有关,积屑瘤的生成机理,积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损； 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，有利于减小切削力； 积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度； 积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙
5、。由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。,积屑瘤的利弊,积屑瘤对切削加工的影响：,积屑瘤的利弊,积屑瘤,采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切削液。,消除积屑瘤的措施,刀-工接触区的变形与加工质量,刀刃钝圆半径 rn 后刀面磨损带VB 弹性恢复区CD,变形特征： 挤压、摩擦与回弹,金属进入第一变形区时，晶粒因压缩而变长，因剪切滑移而倾斜。 金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的纤维层，最后在O点断裂。,已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。,加工变质层,切屑的类型及控制,从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：,切脆性材料 不平稳,表面粗糙应0vac,
