金属切削原理与刀具（中职）项目二PPT格式课件下载.pptx

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,任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,2.第二变形区（）金属切削层经过第一变形区后绝大部分开始成为切屑，切屑沿前刀面流出，由于受刀具前面挤压和摩擦的作用，切屑将继续发生强烈的变形，这个变形区域称为第二变形区，用表示。

此变形区表明在切屑流出时其底层与刀具前面近刀尖处产生塑性变形的区域。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,第二变形区的主要特点是：

（1）靠近刀具前面的切屑底层附近纤维化，切屑流动速度缓慢，甚至滞留在刀具前面上；

（2）切屑发生弯曲变形；

（3）由摩擦产生的热量使刀屑接触面附近温度升高，并在一定压力下，可能会出现粘屑现象。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,3.第三变形区（）当金属进入第一变形区，发生了塑性剪切滑移变形，而在切削刃钝圆弧部分，这种变形更加复杂，更加激烈。

切削层在刃口钝圆弧点处分离为两部分，钝圆弧点以上的部分成为切屑沿前刀面流出，钝圆弧点以下部分绕过切削刃沿刀具后面流出，成为已加工表面。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,由于钝圆弧半径的存在，在整个切削厚度中，钝圆弧点以下的那一层金属切削层，不能沿OM方向剪切滑移，只能受钝圆弧的挤压，不断受到挤压摩擦，产生塑性变形，这个变形区域称为第三变形区，用表示。

此变形区的变形，会造成已加工表面的加工硬化和产生残余应力，对已加工表面的质量影响密切。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,对于上述的金属切削变形过程的三个区域的分析，我们还可以通过如图2-2所示的简图来进行分析，此图更为简洁明了的说明了三个区域之间的关系。

在切削过程中除了这三个变形区外，由于切削刀具刃口不锋利，其钝圆弧半径过大，还会产生刃前变形区，这样就加剧了刃口前金属层内塑性变形的程度。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,图2-2简化后的金属切削变形过程的三个区域1、第一变形区2、第二变形区3、第三变形区,任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,二、变形程度的度量要素切削变形是材料微观组织的动态变化过程，是一个复杂的变化的过程，所以变形量的计算非常复杂。

本书仅简单介绍变形程度的度量要素，对其表示方法及其计算过程不作详细说明。

为学习切削变形的规律，通常用相对滑移量、切屑厚度压缩比（又称变形系数）和剪切角的大小来度量切削变形的程度。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,相对滑移量是指切削层在剪切面上的相对滑移量；

切屑厚度压缩比则表示切屑外形尺寸在切削过程中的相对变化量；

剪切角表示从切屑根部金相组织中测定的晶格滑移方向与切削速度方向之间的夹角。

这三项度量要素都可以用来定量研究切削变形过程,任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,一、工件材料工件材料强度、硬度越高，则变形系数就越小，切屑变形也越小。

在相同的切削条件下，工件材料的塑性愈大，切屑变形就愈大。

如不锈钢1Cr18Ni9Ti和45钢的强度近似，但前者延伸率大得多，所以切削时的切屑变形比后者大，且易粘刀，不易断屑。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,通过进一步的实验结果表明：

工件材料强度和硬度越高，变形系数越小；

材料强度和硬度越高，摩擦系数越小；

材料强度和硬度越高，刀具切屑接触长度越小。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,二、刀具前角o刀具前角对切削变形的影响为：

通过上一学习项目可知，随着刀具前角o的增大，刀具楔角bo减小，切削刃钝圆弧半径也随之减小，切屑流出的阻力变小，使摩擦系数减小，相应的剪切角增大，变形系数减小，因此，切削变形减小。

反之，如果前角o减小，甚至变为负前角时，则刀具对切削层的挤压力增大，剪切角减小，变形剧烈。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,三、切削速度Vc切削速度对切削变形的影响是通过切削温度和积屑瘤来实现的。

当采用中低速切削时，由于切削温度低，刀-屑面间不易粘结，摩擦系数小，切削变形相应也小；

此时积屑瘤对切削变形影响较大，积屑瘤高度越高，刀具实际前角增大，使剪切角增大，故变形系数减小，切削变形就小。

当采用高速切削时，随着切削速度的提高，温度增高，粘结逐渐严重，摩擦系数增大，切削变形也增大；

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,另一方面积屑瘤逐渐消失，刀具实际前角减小，使剪切角减小。

变形系数增大，相应的变形也会增大。

然而，当切削速度进一步提高，温度也相应增高到使加工材料剪切屈服强度降低，那么切应力将减小，摩擦系数也会减小，而此时切削变形也相应减小。

切削塑性金属材料时，切削速度对切削变形的影响呈波浪形。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,切削铸铁等脆性材料时，一般不形成积屑瘤。

当切削速度逐渐增大时，切屑厚度压缩比相应减小，变形减小。

任务1切削变形,活动一切削变形的原理,活动二影响切削变形的主要因素,四、进给量f随着进给量增大，则切削厚度增大，切削变形减小，变形系数减小。

切屑厚度压缩比是随着切削厚度的增大而下降的，也就是说，切削厚度增大，切削变形减小。

同时，切削厚度的增大，能使摩擦系数随之减小。

由此可见：

切削厚度增大之所以能减小切削变形是因为摩擦系数下降，引起剪切角增大的缘故。

任务2切屑种类与积屑瘤,任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,在金属切削加工过程中，由于工件材料的不同和切削条件的不同，切削过程的变形程度也不同，所以产生的切屑类型也各不相同，一般切削加工产生的切屑可分为如图2-3所示的四种类型。

图中a）、b）、c）为切削塑性材料时的切屑，d）为切削脆性材料时的切屑。

各种类型切屑的形成及特点分析如下。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,a）带状切屑,b）节状切屑,c）粒状切屑,d）崩碎切屑,任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,一、带状切屑二、节状切屑三、粒状切屑四、崩碎切屑,任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,在切削过程中，在一定的切削速度范围内切削钢、铝或其他塑性金属材料时，会发现一小块高硬度金属堆积成一楔状或鼻状牢固地粘附在所用刀具的前刀面上，这一小块金属就是积屑瘤，如图2-4所示。

在实际生产中，对中碳钢、低碳钢、铝合金等塑性金属材料进行车、钻、铰、拉及螺纹加工时均可能出现积屑瘤。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,图2-4积屑瘤,任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,一、积屑瘤的生长机理积屑瘤的生长原因一般认为是切屑在刀具前面上黏结（类似于冷焊）造成的。

在一定的切削速度范围内切削塑性金属材料时，切屑与刀具前面有剧烈的摩擦，使切屑底层流动缓慢，流动缓慢的称为滞流层。

在刀屑接触面处，滞流层的流速接近于零，于是滞流层与刀具前面发生粘结，这是形成积屑瘤的基础。

随后新的滞流层又在此基础上不断的黏结堆积，最后形成积屑瘤。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,二、积屑瘤的主要影响因素1、工件材料当工件材料的硬度低、塑性大时，切削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数（大于1）和接触区长度比较大。

在这种条件下，易产生积屑瘤。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,2、刀具前角随着刀具前角的增大，可以减小切屑的变形，减小切屑与前刀面的摩擦，减小切削力和切削热，从而可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。

根据有关经验介绍，刀具前角o40时，积屑瘤产生的可能性就较小。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,3、切削速度以中碳钢为例，切削速度Vc2m30m/min时，积屑瘤从产生到生长到最大。

高速切削时（Vc120m/min），由于切削温度很高（通常可以达到700以上），切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消失。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,4、切削厚度切削塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增加生成积屑瘤的可能性。

任务2切屑种类与积屑瘤,活动一切屑种类,活动二积屑瘤,三、积屑瘤对切削过程的影响1、改变刀具前角2、提高刀具硬度3、对刀具寿命的影响4、增大切削厚度5、降低工件表面质量,任务3切削力与切削功率,任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,切削力是指在切削过程中刀具对工件的作用力，切削热、刀具磨损等物理现象都与切削力有关，在切削时它是影响工艺系统强度、刚度和被加工工件质量的重要因素。

在自动化生产和精密加工中，也常用来检测和监控刀具磨损和已加工表面质量。

任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,一、切削力的来源切削加工时，在刀具作用下，被切削层金属、切屑和已加工表面层金属都要产生弹性变形和塑性变形。

如图2-6所示，Ff为进给抗力或进给力，有法向作用力分别作用于前、后刀面。

由于切屑沿前刀面流出，故有摩擦力作用于前刀面；

刀具与工件间有相对运动，又有摩擦力作用于后刀面。

最后形成合力的就是作用在刀具上的总切削力。

任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,综上所述，切削力的来源有两方面：

一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；

二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,二、切削合力及其分解作用在刀具上的切削合力可分解为常用的相互垂直的三个分力，即切削力Fc，背向力Fp，进给力Ff，如图2-7所示：

任务3切削力与切削功率,活动一切削力,活动二切削功率,切削力Fc，是总切削力在主运动方向上的分力，是切削合力在主运动方向上的投影，其方向垂直于基面。

使机床功率消耗的功率最多，是计算机床功率、选用刀杆尺寸及刀片尺寸、设计机床夹具、选择切削用量的重要依据。

背向力Fp，是总切削力在垂直于进给运动方向上的分力，它在基面内