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1、金屬切削加工與刀具金屬切削的基本理論本章主要內(nèi)容切削變形：切削變形區(qū)、切屑種類、積屑瘤、已加工表面層質(zhì)量、表面粗糙度切削力：切削力來源與分解、切削力及切削功率計(jì)算、主要影響因素切削溫度：切削熱產(chǎn)生與傳散、切削溫度及其影響因素刀具磨損：刀具磨損形式、磨損原因、磨損過程、磨損標(biāo)準(zhǔn)、刀具壽命金屬在加工過程中會(huì)發(fā)生剪切和滑移，下圖表示了金屬的滑移線和流動(dòng)軌跡，其中橫向線是金屬流動(dòng)軌跡線，縱向線是金屬的剪切滑移線。可劃分為三個(gè)變形區(qū)一、切削變形區(qū)的特點(diǎn)金屬切削過程中滑移線和流線示意圖3.1切削變形第Ⅰ變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。金屬切削過程
2、的塑性變形主要集中于此區(qū)域。切削部位三個(gè)變形區(qū)ⅠⅢⅡ第Ⅲ變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。三個(gè)變形區(qū)第Ⅱ變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時(shí)受前刀面擠壓與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。第Ⅰ變形區(qū)：從OA線（始滑移線）金屬開始發(fā)生剪切變形，到OM線（終滑移線）金屬晶粒剪切滑移基本結(jié)束，AOM區(qū)域叫第一變形區(qū)。是切屑變形的基本區(qū)，其特征是晶粒的剪切滑移，伴隨產(chǎn)生加工硬化。第一變形區(qū)是金屬切削變形過程中最大的變形區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，金屬將產(chǎn)生大量的切削熱，并消耗大部
3、分功率。此區(qū)域較窄，寬度僅0.02～0.2㎜。第Ⅱ變形區(qū)：刀?屑接觸區(qū)切屑沿前刀面流出時(shí)受到擠壓和摩擦，使靠近前刀面的晶粒進(jìn)一步剪切滑移。特征是晶粒剪切滑移劇烈呈纖維化，纖維化方向平行前刀面，有時(shí)有滯流層。切屑與前刀面的壓力很大，高達(dá)2～3GPa，由此摩擦產(chǎn)生的熱量也使切屑與刀具面溫度上升到幾百度的高溫，切屑底部與刀具前刀面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。第Ⅲ變形區(qū)：刀?工接觸區(qū)。已加工表面受到刀具刃口鈍圓和后刀面擠壓和摩擦，晶粒進(jìn)一步剪切滑移。有時(shí)也呈纖維化，其方向平行已加工表面，也產(chǎn)生加工硬化和回彈現(xiàn)象。三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，應(yīng)力集中而又復(fù)雜。三個(gè)變形區(qū)內(nèi)
4、的變形又相互影響。意義：金屬切削過程是被切金屬層在刀刃切削和前刀面的擠壓作用下，經(jīng)過擠壓和滑移變成切屑(Chip)的過程。切屑從形態(tài)、尺寸、顏色以至硬度都反映了被加工材料和切削條件對(duì)滑移的影響。研究切屑的形態(tài)不僅在生產(chǎn)實(shí)踐上具有重要意義（切屑處理），而且在理論上也有重要意義。切屑變形規(guī)律是切削過程中諸如切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損等規(guī)律的重要理論基礎(chǔ)。二、切屑類型帶狀擠裂單元崩碎由于不同工件材料和切削條件，切屑形態(tài)不同，常見的切屑有四種類型。前三種為切削塑性材料的切屑，最后一種為切削脆性材料的切屑。切屑種類1、帶狀切屑最常見內(nèi)側(cè)表面光滑，外側(cè)
5、表面呈毛茸狀，用顯微鏡觀察可見到有均勻整齊的剪切裂紋。被切材料在經(jīng)過終滑移線時(shí)剪應(yīng)力未超過材料的破裂強(qiáng)度通常加工塑性金屬材料，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)得到切削力波動(dòng)很小，切削過程平穩(wěn)，已加工表面粗糙度較小2、擠裂切屑外側(cè)面呈鋸齒狀，內(nèi)側(cè)面有時(shí)有裂紋加工塑性金屬材料，切削厚度較大，切削速度較低，刀具前角較小時(shí)得到。加工硬化較大，在局部剪應(yīng)力超過破裂強(qiáng)度切削力波動(dòng)較大，切削過程產(chǎn)生一定的振動(dòng)，已加工表面較粗糙3、單元切屑在擠裂切屑的基礎(chǔ)上切削厚度增大，切削速度、前角減小，擠裂切屑的整個(gè)剪切面上的應(yīng)力都超過了材料的破裂強(qiáng)度，使剪切裂紋進(jìn)
6、一步擴(kuò)展而斷裂成單元體。生產(chǎn)中很少見到可見：從帶狀?擠裂?單元切屑的變化：切削厚度由小到大，切削速度和刀具前角由大到小刀具前角越大，切削變形越小切屑越厚越短，切削變形越厲害表面粗糙度隨切屑從單元向擠裂和帶狀形態(tài)的轉(zhuǎn)變而逐步降低。掌握其變化規(guī)律，就可改變切屑形態(tài)以達(dá)控制切屑（卷屑、斷屑）和改善已加工表面質(zhì)量的目的。4、崩碎切屑切削脆性金屬材料如灰鑄鐵時(shí)得到的產(chǎn)生原因：材料受到拉應(yīng)力已超過其抗拉強(qiáng)度切削力波動(dòng)甚大，有沖擊負(fù)荷，已加工表面凹凸不平改變切削條件，如大前角，大刃傾角，小切削厚度，高切削速度，可得到針狀切屑或松散的帶狀切屑。此時(shí)切削過程平穩(wěn)，已
7、加工表面粗糙度較小。形成條件影響名稱簡圖形態(tài)變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節(jié)狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規(guī)則塊狀顆粒剪切滑移尚未達(dá)到斷裂程度局部剪切應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力完全達(dá)到斷裂強(qiáng)度未經(jīng)塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進(jìn)給量較小，刀具前角較大加工塑性材料，切削速度較低，進(jìn)給量較大，刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料，刀具前角較小切削過程平穩(wěn)，表面粗糙度小，妨礙切削工作，應(yīng)設(shè)法斷屑切削過程欠平穩(wěn)，表面粗糙度欠佳切削力波動(dòng)較大，切削過程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動(dòng)大，有沖擊，表面粗糙度惡劣
8、，易崩刀帶狀切屑擠裂切屑單元切屑崩碎切屑表3-1切屑類型及形成條件切屑類型帶狀切屑擠裂切屑節(jié)狀切屑崩碎切屑切屑形態(tài)照片切屑
