第11.3章金属切削过程中的物理现象.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,金属工艺学,课件,金属切削原理与刀具,Principle of Metal Cutting,and Cutting Tools,第,11.3,章,金属切削加工过程中的物理现象,11.3,金属切削过程中的物理现象,11.3.1,金属的切削实质,金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等物理现象。,11.3.1,切屑的形成过程及切屑种类,1.,切屑形成过程,切削层,的金属,弹性变形,塑性变形,挤裂,切离,切,屑,切削层的金属受到刀具前刀面的推挤后产生弹性变形,随着切应力、切应变逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性变形而滑移,刀具继续切入时，材料内部的应力、应变继续增大，当切应力达到其断裂强度时，金属材料被挤裂,沿刀具前刀面流出,11.3.1,切屑的形成过程及切屑种类,11.3.3,积屑瘤,1.,积屑瘤的形成,切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的“滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤,.,2.,积屑瘤对切削加工的影响,有利方面,保护刀具,增加工作前角,积屑瘤硬度很高,可代替切削刃进行切屑，减少刀具的磨损,积屑瘤的存在，使刀具的实际工作前角增大,可减小切削变形和切削力，使切削轻快,不利方面,影响工件尺寸精度,影响工件表面粗造度,积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损,会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大,时大时小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动,积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的切削深度不断变化,积屑瘤的控制,影响积屑瘤的因素,工件材料,切削用量,刀具角度,切削液等,控制措施,增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度,采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤,11.3.4,切削合力的构成与分解,11.3.4,切削合力的构成与分解,切削合力,:,前刀面受到切屑的压力和摩擦力,后刀面受到工件表面的压力和摩擦力,主切削力,:,切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小约占总的切削合力的,背向力,:,切削合力在切削深度方向上的分力,;,它在基面内，与切深方向相反,进给力：,切削合力在进给方向上的分力,;,它在基面内，与进给方向平行，但方向相反,2.,影响切削合力的因素,3.,切削功率,切削功率是各切削分力消耗功率的总和,工件材料,切削用量,刀具角度,强度、硬度高、塑性、韧性大，合力大,切削深度、进给量、切削速度,前角越大，切屑变形越小，切削合力越小,11.3.5,切削热和切削温度,1.,切削热的产生传 出及影响,切削热的来源,切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产 生大量的热,切屑与刀具前刀面产生的摩擦,工件与刀具后刀面产生的摩擦,切削热的传导,传入切屑,，约占总热量的，对切削加工无不利影响,传入工件,，约占总热量的，会使工件膨胀或伸长，产生尺寸和形状误差，影响加工精度,传入刀具,，约占总热量的，使刀具温度升高，硬度下降，磨损加快，耐用度降,传入周围介质,，约占总热量的，对切削加工无不利影响,2.,切削温度及其影响因素,3.,降低切削温度的措施,切削温度：是指刀具、切屑、工件接触面上的平均温度。,(1),选择合理的几何角度和切削用量,(2),使用切削液,其高低取决于切削时产生热量的多少和传导条件的好坏，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等对切削温度均有影响,11.3.6,刀具的磨损及刀具的耐用度,刀具的磨损形式,:,前刀面磨损；后刀面磨损；前、后刀面同时磨损,.,刀具的磨损过程,:,初期磨损阶段,正常磨损阶段,急剧磨损阶段,刃磨后的刀具起前、后刀面上的高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰”很快磨去，时间很短,刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定,切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力,刀具耐用度,刀具允许的磨损限度通常用后刀面的磨损高度表示。但这种磨损标准很难掌握,而引入刀具耐用度的概念。指刀具刃磨后从开始切削直到磨损量达到磨损标准为止的切削时间用表示。,