切屑的形成過程

1、郭德偉1p理解切屑的形成過程、切屑變形程度表示方法及3個變形區(qū)，了解影響切屑變形的因素及切屑類型p理解切削力的產(chǎn)生、分解與經(jīng)驗(yàn)公式，了解影響切削力的主要因素p理解切削熱的產(chǎn)生、傳出，了解切削溫度分布及主要影響因素p了解刀具磨損形式與磨損原因。理解刀具壽命概念及影響刀具壽命的主要因素p掌握切削用量的選擇方法，了解切削用量的優(yōu)化p了解磨削機(jī)理與磨削特點(diǎn)p了解高速切削技術(shù)特點(diǎn)與進(jìn)展郭德偉2郭德偉3沒有副刃參加切削，且s = 0。圖3-1 直角、斜角自由切削與不自由切削a）直角切削）直角切削b）斜角切削）斜角切削c）不自由切削）不自由切削郭德偉4 FABOM45a）正擠壓）正擠壓FABOM45b）偏擠

2、壓）偏擠壓OMFc）切削）切削圖3-3 金屬擠壓與切削比較郭德偉5切削變形實(shí)驗(yàn)設(shè)備與錄像裝置郭德偉6圖3-4 切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：=s剪切角郭德偉7 第變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，金屬剪切滑移，成為切屑。金屬切削過程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。圖3-6 切削部位三個變形區(qū)第變形區(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。第變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時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。郭德偉8圖3-7 剪應(yīng)變的計(jì)算)cos(sincos)tan(cot000MKKPNKyS （3

3、-2） syOM0PKNhchhD剪切角愈小，前角愈小剪切變形量愈大0郭德偉9切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長度縮小，寬度基本不變?？捎闷浔硎厩邢鲗拥淖冃纬潭取chhDhchLc圖3-8 切屑與切削層尺寸厚度變形系數(shù) （3-3a） Dchhahh長度變形系數(shù)chchlLL （3-3b） chcDchhLLhh （3-3） 因?yàn)轶w積相同，切削層寬度近似相同 h稱變形系數(shù)，稱變形系數(shù)， h愈大，說愈大，說明切屑的變形程度愈大。明切屑的變形程度愈大。 郭德偉1000sincostanh002cos1sin2hhh變形為s0yOM0PKNhchhDsin)90sin(0OMOMhhDchh （3-4

4、） sin)cos(0h郭德偉11粘結(jié)區(qū)：高溫高壓使切屑底層軟化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成長度為lf1的粘接區(qū)。切屑的粘接層與上層金屬之間產(chǎn)生相對滑移，其間的摩擦屬于內(nèi)摩擦。 圖3-9 切屑與前刀面的摩擦 在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生沾接，切屑與前刀面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦?；瑒訁^(qū)：切屑在脫離前刀面之前，與前刀面只在一些突出點(diǎn)接觸，切屑與前刀面之間的摩擦屬于外摩擦。lf2lf1郭德偉12n切削刃存在刃口圓弧，導(dǎo)致擠壓和摩擦，產(chǎn)生第變形區(qū)。A點(diǎn)以上部分沿前刀面流出，形成切屑；A點(diǎn)以下部分受擠壓和摩擦留在加工表面上，并有彈性恢復(fù)。hDhDhACFE已加工表面變形A點(diǎn)前方正應(yīng)

5、力最大，剪應(yīng)力為 0。 A點(diǎn)兩側(cè)正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力逐漸增大，繼而減小。郭德偉13 一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接粘接金屬嚴(yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化 增大前角，保護(hù)刀刃 影響加工精度和表面粗糙度滯留粘接長大切屑刀具圖3-10 積屑瘤積屑瘤積屑瘤的動態(tài)演示1 積屑瘤的動態(tài)演示2 積屑瘤的動態(tài)演示3 郭德偉14切削速度對積屑瘤的影響切削速度積屑瘤高度郭德偉15工件材料強(qiáng)度和硬度越大，變形系數(shù)h越小，即切屑變形越小。圖3-11刀具幾何參數(shù)中影響最大的是前角。刀具前角o越大，剪切角變大，變形系數(shù)h就越小圖3-12郭德偉16無積屑瘤的情況 切削速度vc越高，變形系數(shù)h越小。進(jìn)給量 f

6、越大，hD增大，前刀面上的av增大，切應(yīng)力減小，摩擦系數(shù)減小，剪切角加大，變形系數(shù)h越小。郭德偉17有積屑瘤的情況 vc通過積屑瘤前角b(即實(shí)際工作前角oe)來影響變形系數(shù)h，圖3-14所示。背吃刀量ap對變形系數(shù)h基本無影響。郭德偉18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，

7、 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較大，切削過程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，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郭德偉19帶狀 切屑擠裂 切屑粒狀 切屑崩碎 切屑圖3-16 切屑形態(tài)照片郭德偉20國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法郭德偉21v 為使切削過程正常進(jìn)行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。v 切屑的卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果（圖3-17a）圖3-7 切屑的卷曲v斷屑是對已變形的切屑再附加一次變形（常需有斷屑裝置，圖3-17b） 郭德偉22郭德偉23GGC （3-7）式中 G 裂紋擴(kuò)展單位長度時釋放的能量（應(yīng)變能 釋放率）； GC 裂紋擴(kuò)展單位長度時所需的能量（裂紋擴(kuò) 展阻力）。K1K1C （3-8）式中 K1 應(yīng)力強(qiáng)度因 子； K1C K1臨界值。對于型（張開型）裂紋，在平面應(yīng)變條件下，脆性斷裂條件為：郭德偉24 大規(guī)模擠裂