金属切削过程及其物理现象

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 高度或避免积屑瘤的产生
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
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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。

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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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
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，
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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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

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

教学光盘（3’18”）
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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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切屑的种类
B:节状切屑（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