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金属切削过程及其物理现象

切屑收缩:

之一

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,
教学光盘(30”)
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影响积屑瘤的因素

工件材料

塑性越大,越容易产生积屑瘤 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

切削速度


刀具角度 切削液
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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 高度或避免积屑瘤挤裂切屑)
条件:v较低、f较大、 γ 0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
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切屑的种类
C:崩碎切屑
特征:碎屑 条件:切削脆性材料
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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



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。 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

减轻措施

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小结
切削变形

切削变形机理 现象
1. 2.
切屑收缩 不同切屑种类

形成条件 对加工过程的影响
产生原因 特点、对加工过程的影响 影响因素及控制 表现 对零件不利影响和控制措施
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3.
积屑瘤

4.
已加工表面加工硬化

思考题

章后思考题

3. 4. 5. 6.
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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。
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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
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切削变形现象
表现

之四
已加工表面的加工硬化

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
1.2 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?
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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
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切削变形现象

显然,ξ >1
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切削变形现象
切屑种类:

之二
带状切屑 节状切屑 粒状切屑 崩碎切屑

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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,γ 0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
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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。
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