第二章 金属切削原理机械制造技术A ppt课件
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第二章
金属切削过程
本章要点
变形区的划分 积屑瘤 切屑的形态 切屑变形的度量 前刀面的摩擦及其对 切屑的影响 切屑变形的变形规律
2.1 金属切削过程概述
切屑的形成
45° M
A
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
切削层
M
BO
O F
b）偏挤压
c）切削
刀具
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
0
Fr
Ff
Fn
• 切削层的截面积Ac
Ac acaw • 剪切面的截面积As
As
Ac
sin
剪切力：Fs
As
Ac
sin
总切削力： F rco F s s (0)F ss F irc c no o A c s s ( (0 0 ))
F zF rcos(0)
FyFrsin (0)
Fy Fz
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
热的主要来源。 ➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面的
切削部位三个变形区
切屑底层，切屑排出时受前刀
面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗糙度 、加工硬化和残余应力）的主要原因。
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的利弊
粗加工时：保护刀具、增大前角。（利）
精加工时：严重影响加工表面的尺寸精度和 粗糙度。（弊）
2.2 积屑瘤
积屑瘤的控制 ：（切削速度影响积屑瘤的主要
因素）
1）控制切削速度； 2）塑性材料的热处理； 3）增大前角、减小进给量； 4）采用切削液。
2.3 切屑的形态
2.3 切屑的形态
γo
积屑瘤对前角和切削厚度的影响
Δac
2.2 积屑瘤
积屑瘤的作用
1) 积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具 进行切削，能保护刀具，减少了刀具的磨损。
2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，刀具变 锋利，切屑变形和切削力减小。
3) 积屑瘤的顶端从刀尖伸向工件内层，将影响 工件的尺寸精度。
4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和 表面粗糙度。碎片的脱落与再生，造成切削力 的波动，引起振动，而且加剧刀具的磨损。
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
2.3 切屑的形态
切屑形态控制：
①塑性金属：
r0 v ac
带状
节状
r0 v ac
②脆性金属：
粒状
① v ac
S
tg coso sino
y
剪切变形示意图
ε γ0 o=1155°
2.4 切屑变形的度量
γo=10°
γo=20°
γo=45° γo=60°
ξ
2 2sino 1 coso
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
作用在切屑上的力
V
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
Fns Fz
Fs
Fy
第Ⅲ变形区
Δh
2.1 金属切削过程概述
图2-4 金属切削过程示意图
动画
刀具
工
件
切削变形过程示意图
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的产生
◆ 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 ◆ 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化
滞留—粘接—长大
切屑
积屑瘤
刀具
积屑瘤
2.2 积屑瘤
oe
tg(
0)
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
切削方程式
主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，即Fr 与Fs的夹角应为45°，故有
0
4
作用角
4
（
0）
4
（1）当前角 0 增大时， 角随之增大，变形减小。
（2）当摩擦角 增大时， 角随之减小，变形增大。
2.6 切屑变形的变化规律
工件材料的影响
图2-9 切屑类型 a)带状切屑 b) 节状切屑 c)粒状切屑 d)崩碎切屑
切屑类型
2.3 切屑的形态
图 切屑形态照片
2.3 切屑的形态
总结：切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 节状，底面光滑有裂 ，背面呈毛茸状 纹，背面呈锯齿状
粒状
针状切屑
② r0 不能太大，因有冲击
2.4 切屑变形的度量
γo
φ
ac
l
变形系数： l a0
lc ac
tg coso sino
2.4 切屑变形的度量
相对滑移系数： S
y
相对滑移系数
S y ct g t( g0 ) s
co 0 s ic no s 0 )(
A
B
r0
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滑移变形区
图2-2 切屑形成区域的滑移
2.1 金属切削过程概述
变形区的划分
➢ 第Ⅰ变形区：即滑移变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。切削力和切削
图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响
2.6 切屑变形的变化规律
刀具前角的影响
2.6 切屑变形的变化规律
切削速度的影响 积屑瘤
2.6 切屑变形的变化规律
切削厚度的影响
第二章总结:
概念：三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑 类型、直角自由切削、摩擦角、作用角
分析：积屑瘤的作用有哪些？ 切屑变形的控制方法？ 切屑变形的度量公式（变形系数和相
不规则块状颗粒
剪切滑移尚未达 局部剪切应力达到断 剪切应力完全达 未经塑性变Байду номын сангаас即
到断裂程度
裂强度
到断裂强度
被挤裂
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
加工塑性材料, 进一步降低切削 速度，增大进给 量，减小前角时
加工硬脆材料， 刀具前角较小
对滑移） 切削方程式及其意义 切屑变形的影响因素
Thank you for your listening!
作业
1、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么？ 2、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。 3、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及
预防方法。
4、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么 样的关系？
5、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义， 并据此分析 和 对变形的影响。
0
金属切削过程
本章要点
变形区的划分 积屑瘤 切屑的形态 切屑变形的度量 前刀面的摩擦及其对 切屑的影响 切屑变形的变形规律
2.1 金属切削过程概述
切屑的形成
45° M
A
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
切削层
M
BO
O F
b）偏挤压
c）切削
刀具
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
0
Fr
Ff
Fn
• 切削层的截面积Ac
Ac acaw • 剪切面的截面积As
As
Ac
sin
剪切力：Fs
As
Ac
sin
总切削力： F rco F s s (0)F ss F irc c no o A c s s ( (0 0 ))
F zF rcos(0)
FyFrsin (0)
Fy Fz
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
热的主要来源。 ➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面的
切削部位三个变形区
切屑底层，切屑排出时受前刀
面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗糙度 、加工硬化和残余应力）的主要原因。
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的利弊
粗加工时：保护刀具、增大前角。（利）
精加工时：严重影响加工表面的尺寸精度和 粗糙度。（弊）
2.2 积屑瘤
积屑瘤的控制 ：（切削速度影响积屑瘤的主要
因素）
1）控制切削速度； 2）塑性材料的热处理； 3）增大前角、减小进给量； 4）采用切削液。
2.3 切屑的形态
2.3 切屑的形态
γo
积屑瘤对前角和切削厚度的影响
Δac
2.2 积屑瘤
积屑瘤的作用
1) 积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具 进行切削，能保护刀具，减少了刀具的磨损。
2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，刀具变 锋利，切屑变形和切削力减小。
3) 积屑瘤的顶端从刀尖伸向工件内层，将影响 工件的尺寸精度。
4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和 表面粗糙度。碎片的脱落与再生，造成切削力 的波动，引起振动，而且加剧刀具的磨损。
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
2.3 切屑的形态
切屑形态控制：
①塑性金属：
r0 v ac
带状
节状
r0 v ac
②脆性金属：
粒状
① v ac
S
tg coso sino
y
剪切变形示意图
ε γ0 o=1155°
2.4 切屑变形的度量
γo=10°
γo=20°
γo=45° γo=60°
ξ
2 2sino 1 coso
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
作用在切屑上的力
V
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
Fns Fz
Fs
Fy
第Ⅲ变形区
Δh
2.1 金属切削过程概述
图2-4 金属切削过程示意图
动画
刀具
工
件
切削变形过程示意图
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的产生
◆ 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 ◆ 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化
滞留—粘接—长大
切屑
积屑瘤
刀具
积屑瘤
2.2 积屑瘤
oe
tg(
0)
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
切削方程式
主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，即Fr 与Fs的夹角应为45°，故有
0
4
作用角
4
（
0）
4
（1）当前角 0 增大时， 角随之增大，变形减小。
（2）当摩擦角 增大时， 角随之减小，变形增大。
2.6 切屑变形的变化规律
工件材料的影响
图2-9 切屑类型 a)带状切屑 b) 节状切屑 c)粒状切屑 d)崩碎切屑
切屑类型
2.3 切屑的形态
图 切屑形态照片
2.3 切屑的形态
总结：切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 节状，底面光滑有裂 ，背面呈毛茸状 纹，背面呈锯齿状
粒状
针状切屑
② r0 不能太大，因有冲击
2.4 切屑变形的度量
γo
φ
ac
l
变形系数： l a0
lc ac
tg coso sino
2.4 切屑变形的度量
相对滑移系数： S
y
相对滑移系数
S y ct g t( g0 ) s
co 0 s ic no s 0 )(
A
B
r0
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滑移变形区
图2-2 切屑形成区域的滑移
2.1 金属切削过程概述
变形区的划分
➢ 第Ⅰ变形区：即滑移变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。切削力和切削
图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响
2.6 切屑变形的变化规律
刀具前角的影响
2.6 切屑变形的变化规律
切削速度的影响 积屑瘤
2.6 切屑变形的变化规律
切削厚度的影响
第二章总结:
概念：三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑 类型、直角自由切削、摩擦角、作用角
分析：积屑瘤的作用有哪些？ 切屑变形的控制方法？ 切屑变形的度量公式（变形系数和相
不规则块状颗粒
剪切滑移尚未达 局部剪切应力达到断 剪切应力完全达 未经塑性变Байду номын сангаас即
到断裂程度
裂强度
到断裂强度
被挤裂
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
加工塑性材料, 进一步降低切削 速度，增大进给 量，减小前角时
加工硬脆材料， 刀具前角较小
对滑移） 切削方程式及其意义 切屑变形的影响因素
Thank you for your listening!
作业
1、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么？ 2、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。 3、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及
预防方法。
4、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么 样的关系？
5、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义， 并据此分析 和 对变形的影响。
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