金属切削过程及其物理现象

11.2金属切削过程及其物理现象关注核心：1.金属切削过程伴随哪些物理现象？2.对加工过程的影响规律？3.如何控制？2一、切削变形切削过程切削变形的力学模型第一变形区、第二变形区、第三变形区被切削层金属由于刀具的挤压而产生弹性变形和塑性变形，从而切离工件本体形成切屑3切削变形现象之一切屑收缩：切削层金属经过第I、II变形区的挤压和摩擦变形，切屑的长度将减小，厚度将增加。这种现象称为切屑收缩。切屑收缩是切削层金属塑性变形的有力证据。切削收缩的程度可用变形系数来表示ξ，用下式计算ξ=ac/a=l/lc式中：a、l分别为切削层的厚度和长度ac、lc分别为切屑的厚度和长度，显然，ξ14切削变形现象之二切屑种类：带状切屑节状切屑粒状切屑崩碎切屑教学光盘（3’18”）5切屑的种类A:带状切屑形成条件：加工塑性金属、v较高、f较小，γ0较大特征：底面光滑，表面毛绒状，连绵不断；切削稳定，但对清理和运输不利，尤其在自动机和自动线上6切屑的种类B:节状切屑（挤裂切屑）条件：v较低、f较大、γ0较小、加工塑性金属；特征：靠近前刀面一侧有裂纹（贯穿或不贯穿），另一面锯齿状7切屑的种类C:崩碎切屑特征：碎屑条件：切削脆性材料8注意各种不同切屑的形成，主要是由于切削过程中金属的变形能力和变形程度不同造成的切屑的各种形态之间是可以转化的由于各种不同切屑对切削效率、刀具寿命、和加工质量的影响不同，因此可以用改变切削条件的办法来控制切屑的形态，以控制切削过程。9切削变形现象之三积屑瘤产生的原因当前刀面与切屑底层金属的摩擦力超过切屑材料本身分子之间的结合力时，滞留层的部分金属就会粘附到刀具的前刀面上靠近刀刃处，逐渐累计便会形成一块很硬的楔状金属瘤，通常称为积屑瘤，也叫刀瘤10积屑瘤对加工过程的影响形成过程中经过了强烈的变形，所以硬度明显提高，一般比工件材料的硬度提高1.5~2.5倍，因此可以代替刀刃切削，保护切削刃。另外，积屑瘤存在增大了刀具的工作前角γe，切削变得轻快，所以粗加工时产生积屑瘤有一定好处。但是积屑瘤长大到一定高度后，由于切削过程中的冲击、振动等原因，会发生破裂脱落，被切屑带走或留在已加工表面上，而且这个过程周而复始，造成积屑瘤时大时小，极不稳定，容易应起加工过程振动；另外积屑瘤沿切削刃伸出的形状很不规则，会在工件已加工表面留下不均匀的沟痕，直接影响已加工表面的形状精度和粗糙度，所以在精加工和使用定尺寸刀具加工时，尽量避免积屑瘤的产生。教学光盘（30”）11影响积屑瘤的因素工件材料塑性越大，越容易产生积屑瘤切削速度当工件材料一定时，切削速度是影响积屑瘤的主要因素规律：高速或低速不易产生积屑瘤刀具角度切削液12控制积屑瘤的措施提高或降低切削速度增大刀具前角使用润滑性能较好的切削液总之：减小切屑流走时的阻力和摩擦力，都会减小积屑瘤的高度或避免积屑瘤的产生13切削变形现象之四已加工表面的加工硬化表现工件已加工表面金属的硬度比工件加工前表面的硬度有明显地提高，而塑性降低（工件基体材料硬度的1.2～2倍，深度可达0.01～0.05mm）产生原因由于受基本变形区的影响、刃口挤压、后刀面的挤压和摩擦（第III变形区）等造成的对被加工零件影响常常伴随着残余应力和表面裂纹，使材料的疲劳强度下降，并且使下道工序的工序的加工困难，还会引起零件的变形。减轻措施增大刀具前角、减小刃口圆弧半径、限制后刀面磨损以及采用合适的切削液等14小结切削变形切削变形机理现象1.切屑收缩2.不同切屑种类形成条件对加工过程的影响3.积屑瘤产生原因特点、对加工过程的影响影响因素及控制4.已加工表面加工硬化表现对零件不利影响和控制措施15思考题章后思考题3.4.5.6.