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1、5 金属切削加工,5-4 金属切削过程,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4 金属切削过程,切屑的形成过程及其种类积屑瘤的形成及其影响因素切削力切削热及切削温度,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4-1 切屑的形成过程及其种类,切削的形成过程经历四个变形阶段：弹性变形、塑性变形、挤裂和切离，最后形成切屑；切削收缩：经塑性变形切削下来的切屑变得更厚、更短的现象；称为切屑收缩；其程度用变形系数（或收缩系数）表示，即:一般情况下，愈大，切削力越大，切削温度愈高，表面愈粗糙。因此，可以增大前角0，降低材料的塑性来使变形减小。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切屑
2、的种类,节状切屑（挤裂切屑）切削速度较低，进给量较大，中等塑性材料易形成节状切屑，因周期性挤成节状，易引起振动及表面粗糙；带状切屑切削速度较高，刀具前角较大，进给量较小，工件材料塑性较大时容易形成带状切屑，已加工表面光洁整齐；但应有段屑措施，防止缠绕；崩碎切屑（粒状切屑）切削脆性材料时不发生明显的塑性变形就突然断裂，容易形成崩碎切屑，刀尖易磨损，易引起振动使已加工表面粗糙。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4-2 积屑瘤的形成及影响因素,滞留层的形成；在切速不高而又能形成连续切屑的情况下，加工塑性钢料时，常在前刀面切削刃处粘着一块呈三角状的硬块，称作积屑瘤。塑性材料的加工硬化倾
3、向越明显，越容易产生积屑瘤；刃前区的温度、压力越高越容易产生积屑瘤；但是刃前区的温度压力过高的话又会对金属产生弱化作用，使积屑瘤不容易生成。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,积屑瘤对切削加工的影响,优点：实际前角增大，使切削力减小，切削轻快，对切削过程起积极作用；影响刀具耐用度，稳定积屑瘤可减少刀具磨损，提高刀具耐用度；缺点：使切削深度增加ac，积屑瘤的产生、成长、脱落是周期性的动态过程，因此ac是一变量，会引起工艺系统的振动；增大加工表面粗糙度，积屑瘤不稳定，容易粘附切屑底层而剥落，一部分则留在加工表面上，影响表面粗糙度。结论：粗加工应保留，精加工尽量避免。,2023/10/19
4、,5-4 金属切削过程,积屑瘤的控制,影响积屑瘤的因素：金属材料的塑性材料的塑性越大，越容易形成积屑瘤；反之则难；切削速度中速易，低高速难；冷却润滑条件及其它前角大，f小，使用冷却液则不易产生积屑瘤。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4-3 切削力,切削力的来源切削力的分解与合成切削力的估算切削功率,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切削力的来源,切削力主要来自于切屑的变形及其与刀具之间的摩擦克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗力；克服切屑对刀具前刀面的摩擦力，和刀具后刀面对加工表面与已加工表面之间的摩擦力。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切削力的分解
5、与合成,主切削力Fc（切向力）：总切削力F在切削速度方向的分力；轴向力Ff（进给抗力、走刀抗力），总切削力F在进给方向的分力；径向力Fp（切深抗力、吃刀抗力）总切削力F在切削深度方向（进刀方向）的分力；总切削力为三个分力的合力:即：F2 Fc2+Ff2+Fp2,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切削力的估算,影响主切削力的因素：工件材料切削用量刀具角度切削液刀具材料,2023/10/19,5-4 金属切削过程,计算切削力的经验公式,假定切削力是关于切削深度和进给量的函数，则其经验公式表述如下：Fc=CFc apXFc fYFc KFcFf=CFf apXFf fYFf KFfFp=C
6、Fp apXFp fYFp KFp其中C为切削条件相关系数，X、Y为切削用量指数，K为修正系数更简单的经验公式：Fc=kc AD=kc bD hD=kc ap f N,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切削功率,Fp不耗功，Ff功率很小，因此，计算切削力时制考虑Fc；Pm=10-3 Fc vc kW,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4-4 切削热及切削温度,切削热的产生、传递及其对加工的影响切削热的主要来源：切屑塑性变形所产生的热量（切屑大部分，工件小部分）；切屑与刀具前刀面摩擦产生的热量（切屑大部分，刀具小部分）；工件与刀具后刀面摩擦产生的热量（切屑一半，工件一半）
7、；如车削时：切屑传热：5086；工件传热：4010；刀具传热：93，空气介质传热：1。原则：应使热量尽可能的传向切屑或冷却润滑液，少传向刀具和工件上。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,切削温度及其影响因素,切削温度切削区的平均温度；可用仪器（热电偶）或切屑的颜色来判断；影响因素：切削速度切削深度和进给量工件材料刀具材料主偏角前角经验公式：C v 0.3 f 0.15 ap 0.08,2023/10/19,5-4 金属切削过程,5-4-5 刀具的磨损和耐用度,刀具磨损形式与过程刀具磨损形式后刀面磨损前刀面磨损前后刀面同时磨损刀具磨损过程初期磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段,2023/10/19,5-4 金属切削过程,判定磨损程度标准与方法,重新刃磨的时机判定方法：直接测量法时间估算法,2023/10/19,5-4 金属切削过程,刀具耐用度与刀具寿命,刀具耐用度刀具刃磨后，开始切削到磨损极限所经过的切削时间的总和，即刀具两次刃磨之间的切削时间总和，用T表示；与切削速度、切削深度、进给量和切削条件有关。刀具寿命一把新刀从投入切削开始，经过切削、磨钝、刃磨、再切削、再刃磨、再刃磨若干个循环使用直到报废为止，其间的实际切削时间的总和。,2023/10/19,5-4 金属切削过程,车削外圆时力的分解,2023/10/19,课间休息,音乐欣赏,
