金属切削过程基本规律ppt课件
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属 切 削 过 程
2.变形程度的表示方法
相对滑移ε
切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，采用“相对
滑移——单位厚度上的剪切滑移量” 来衡量变形程度应该是
比较合理的。
金
当平行四边形OHNM发生剪切滑移变形后，变为OGPM，其相
属 对滑移为 切
削 过 程
s
y
2.变形程度的表示方法
相对滑移ε的计算
剪切面与切削速度vc方向之间的夹角称为剪切角Φ 。
第Ⅰ变形区的变形
终滑移线
切屑
M
剪切面
金 属A
切
削
Φ剪切角
过
程 始滑移线：τ=τs
刀具 O
切屑根部金相照片
2.变形程度的表示方法
变形系数ξ
变形系数是通过切屑外形尺寸变化来衡量变形大小的。
金 属 切 削 过 程
变形系数ξ表示切屑收缩的程度,即: lc ach 1
金 属 切 削 过 程
s NP NK KP
y MK MK
cot tan( o )
2.变形程度的表示方法
小。
由上式知：φ越大，γo 越大，则ε越小，变形也越
综上所述，ξ主要从塑性压缩方面分析，而ε主要是从剪 金 切变形考虑的，所以，ε与ξ都只能近似表示变形程度的大小 属 。相对来讲，ε能比较真实地反映变形的程度。 切 削 过 程
LOGO
第五节 金属切削过程 基本规律
机制教研室
第五节 金属切削过程基本规律
一 一
本
节 教
二
二
学
内
三
容
四
切削变形 切削力 切削热与切削温度 刀具磨损与刀具寿命
第五节 金属切削过程基本规律
本节教学重点：
本 （1）衡量切削变形程度的两个指标； 节 （2）积屑瘤对切削过程的影响及抑制其产生的方法。 教 （3）影响切削变形的因素。 学 重 点 （4）切削力、切削功率的计算； 难 （5）影响切削力的因素； 点 （6）影响切削温度的因素；
b）切削
金 属 切 削 过 程
切削过程
一、切削变形
金
属
切
第Ⅰ变形区
削
过
程
第Ⅱ变形区 第Ⅲ变形区
金属切削过程中的滑移线和流线示意图
（一） 第Ⅰ变形区
1. 第Ⅰ变形区的变形过程 金属的剪切滑移变形
OA—始滑移线；
金 属
OM—终滑移线
切
削
过
程
一般速度范围内，第Ⅰ变形区的宽度为0.02～0.2mm。速 度越高，宽度越小，可看作一个平面——剪切面。
金 成积屑瘤。切削速度在两者之间时，有积屑瘤产生，而在中
属 切
速时（vc=20m／min）积屑瘤高度最大。
削
切削速度对积屑瘤的影响
过
程
3. 积屑瘤
积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生。
抑制积屑瘤产生的措施 金 1）采用热处理降低工件材料的塑性； 属 2）避开积屑瘤产生切削速度范围； 切 3）增大前角； 削 过 4）减小进给量； 程 5）采用润滑液等。
属是
切
突出的点接触（外摩擦）。
削 过
一般内摩擦力约占总摩擦力的85%
程
3. 积屑瘤
金 属 切 削 过 程
积屑瘤
3. 积屑瘤
积屑瘤对切削过程的影响 （1）代替刀具切削，保护刀具
（2）增大前角，减小切削变形和力
（3）增大切削厚度，影响工件的尺寸精度 金 （4）增大已加工表面粗糙度 属 切 削 过 程
擦越小，所以不易产生积屑瘤。
3）进给量
进给量减小，ac减小， 切屑与前刀面接触长度lf减小，
摩擦系数减小，切削温度降低，不易产生积屑瘤。
3. 积屑瘤
4）切削速度
在低速切削（vc≤3m／min）中碳钢时，切削温度较低；而
在高速切削时（vc≥60m／min），切削温度又较高，在这两
种情况下刀屑之间摩擦系数均较小，不易粘结，也就不易形
（三）第Ⅲ变形区的变形
已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦， 产生变形与回弹，造成纤维化、加工硬化和残余应力。
金 刀刃钝圆半径 rβ 属 后刀面磨损带VB 切 弹性恢复区CD 削 过 程
弹性恢复——影响零件的尺寸 硬化层表面出现细微裂纹——降低表面加工质量 表面硬度提高——产生残余应力——影响零件使用性能 后刀面磨损带VB——加速刀具磨损，减少刀具寿命
lch ac
2.变形程度的表示方法
变形系数的计算
90
金
90 0
属
切
削
过
程
ach OM cos( 0 ) cos( o )
ac
OM sin
sin
2.变形程度的表示方法
由上式可知：φ越大，γo越大，则ξ越小。
该方法简便，但很粗略，有时不能反映剪切变形 的真实情况，因而有必要研究标志变形程度的其 金 他方法。
（四）影响切削变形的因素
1.工件材料
工件材料强度硬度越高，摩擦系数μ越小，剪切角φ越
影 响 大，切削变形越小。
切
工件材料的塑性越高，切削变形大。
削
变
形
的
因
素
（四）影响切削变形的因素
2.刀具几何参数
（1）刀具前角γo
影 响
前角γo↑——切削刃锋利——越易切入金属——阻力↓—
切
—摩擦系数μ↓——剪切角φ↑——变形系数
（二）第Ⅱ变形区的变形
1. 第Ⅱ变形区的变形过程
金 属 切 削 过 程
此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
（二）第Ⅱ变形区的变形
2.切屑与前刀面间的摩擦特点
粘接区lf1:高温高压—材料软化—微熔—底层金属在钱刀面
上滞留、粘结（内摩擦）。
金 滑动区lf2: 切屑即将脱离前刀面，切屑底层与前刀面间只
削 变
ξ↓——ห้องสมุดไป่ตู้削变形↓
形 切削轻快。
的 （2）刀尖圆弧半径 因
素
刀尖圆弧半径↑——切削刃上参加切削的曲线刃的长
↑——使平均切削厚度↓——切削变形↑。
（四）影响切削变形的因素
影 响 切 削 变 形 的 因 素
3. 积屑瘤
影响积积屑屑瘤瘤产的生形的成因主素要决定于切削温度以及接触面的压
力、粗糙程度、粘结程度等。这些因素与以下切削条件有关
。 1）工件材料
金
工件材料的塑性越好，刀屑之间的接触长度lf越大，摩
属 擦系数μ越大，切削温度越高，就越容易产生粘结，易产生
切 积屑瘤。
削 过 程
2）前角
前角γo越大，刀具和切屑之间的接触长度lf就越小，摩
（7）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。
第五节 金属切削过程基本规律
本节教学难点：
本 （1）影响切削变形的因素。 节 （2）影响切削力的因素； 教 （3）影响切削温度的因素； 学 （4）影响刀具寿命的因素。 重 点 难 点
一、切削变形
金属切削过程与金属受压缩过程比较：
金 属 切 削 过 程
a）压缩
2.变形程度的表示方法
相对滑移ε
切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，采用“相对
滑移——单位厚度上的剪切滑移量” 来衡量变形程度应该是
比较合理的。
金
当平行四边形OHNM发生剪切滑移变形后，变为OGPM，其相
属 对滑移为 切
削 过 程
s
y
2.变形程度的表示方法
相对滑移ε的计算
剪切面与切削速度vc方向之间的夹角称为剪切角Φ 。
第Ⅰ变形区的变形
终滑移线
切屑
M
剪切面
金 属A
切
削
Φ剪切角
过
程 始滑移线：τ=τs
刀具 O
切屑根部金相照片
2.变形程度的表示方法
变形系数ξ
变形系数是通过切屑外形尺寸变化来衡量变形大小的。
金 属 切 削 过 程
变形系数ξ表示切屑收缩的程度,即: lc ach 1
金 属 切 削 过 程
s NP NK KP
y MK MK
cot tan( o )
2.变形程度的表示方法
小。
由上式知：φ越大，γo 越大，则ε越小，变形也越
综上所述，ξ主要从塑性压缩方面分析，而ε主要是从剪 金 切变形考虑的，所以，ε与ξ都只能近似表示变形程度的大小 属 。相对来讲，ε能比较真实地反映变形的程度。 切 削 过 程
LOGO
第五节 金属切削过程 基本规律
机制教研室
第五节 金属切削过程基本规律
一 一
本
节 教
二
二
学
内
三
容
四
切削变形 切削力 切削热与切削温度 刀具磨损与刀具寿命
第五节 金属切削过程基本规律
本节教学重点：
本 （1）衡量切削变形程度的两个指标； 节 （2）积屑瘤对切削过程的影响及抑制其产生的方法。 教 （3）影响切削变形的因素。 学 重 点 （4）切削力、切削功率的计算； 难 （5）影响切削力的因素； 点 （6）影响切削温度的因素；
b）切削
金 属 切 削 过 程
切削过程
一、切削变形
金
属
切
第Ⅰ变形区
削
过
程
第Ⅱ变形区 第Ⅲ变形区
金属切削过程中的滑移线和流线示意图
（一） 第Ⅰ变形区
1. 第Ⅰ变形区的变形过程 金属的剪切滑移变形
OA—始滑移线；
金 属
OM—终滑移线
切
削
过
程
一般速度范围内，第Ⅰ变形区的宽度为0.02～0.2mm。速 度越高，宽度越小，可看作一个平面——剪切面。
金 成积屑瘤。切削速度在两者之间时，有积屑瘤产生，而在中
属 切
速时（vc=20m／min）积屑瘤高度最大。
削
切削速度对积屑瘤的影响
过
程
3. 积屑瘤
积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生。
抑制积屑瘤产生的措施 金 1）采用热处理降低工件材料的塑性； 属 2）避开积屑瘤产生切削速度范围； 切 3）增大前角； 削 过 4）减小进给量； 程 5）采用润滑液等。
属是
切
突出的点接触（外摩擦）。
削 过
一般内摩擦力约占总摩擦力的85%
程
3. 积屑瘤
金 属 切 削 过 程
积屑瘤
3. 积屑瘤
积屑瘤对切削过程的影响 （1）代替刀具切削，保护刀具
（2）增大前角，减小切削变形和力
（3）增大切削厚度，影响工件的尺寸精度 金 （4）增大已加工表面粗糙度 属 切 削 过 程
擦越小，所以不易产生积屑瘤。
3）进给量
进给量减小，ac减小， 切屑与前刀面接触长度lf减小，
摩擦系数减小，切削温度降低，不易产生积屑瘤。
3. 积屑瘤
4）切削速度
在低速切削（vc≤3m／min）中碳钢时，切削温度较低；而
在高速切削时（vc≥60m／min），切削温度又较高，在这两
种情况下刀屑之间摩擦系数均较小，不易粘结，也就不易形
（三）第Ⅲ变形区的变形
已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦， 产生变形与回弹，造成纤维化、加工硬化和残余应力。
金 刀刃钝圆半径 rβ 属 后刀面磨损带VB 切 弹性恢复区CD 削 过 程
弹性恢复——影响零件的尺寸 硬化层表面出现细微裂纹——降低表面加工质量 表面硬度提高——产生残余应力——影响零件使用性能 后刀面磨损带VB——加速刀具磨损，减少刀具寿命
lch ac
2.变形程度的表示方法
变形系数的计算
90
金
90 0
属
切
削
过
程
ach OM cos( 0 ) cos( o )
ac
OM sin
sin
2.变形程度的表示方法
由上式可知：φ越大，γo越大，则ξ越小。
该方法简便，但很粗略，有时不能反映剪切变形 的真实情况，因而有必要研究标志变形程度的其 金 他方法。
（四）影响切削变形的因素
1.工件材料
工件材料强度硬度越高，摩擦系数μ越小，剪切角φ越
影 响 大，切削变形越小。
切
工件材料的塑性越高，切削变形大。
削
变
形
的
因
素
（四）影响切削变形的因素
2.刀具几何参数
（1）刀具前角γo
影 响
前角γo↑——切削刃锋利——越易切入金属——阻力↓—
切
—摩擦系数μ↓——剪切角φ↑——变形系数
（二）第Ⅱ变形区的变形
1. 第Ⅱ变形区的变形过程
金 属 切 削 过 程
此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
（二）第Ⅱ变形区的变形
2.切屑与前刀面间的摩擦特点
粘接区lf1:高温高压—材料软化—微熔—底层金属在钱刀面
上滞留、粘结（内摩擦）。
金 滑动区lf2: 切屑即将脱离前刀面，切屑底层与前刀面间只
削 变
ξ↓——ห้องสมุดไป่ตู้削变形↓
形 切削轻快。
的 （2）刀尖圆弧半径 因
素
刀尖圆弧半径↑——切削刃上参加切削的曲线刃的长
↑——使平均切削厚度↓——切削变形↑。
（四）影响切削变形的因素
影 响 切 削 变 形 的 因 素
3. 积屑瘤
影响积积屑屑瘤瘤产的生形的成因主素要决定于切削温度以及接触面的压
力、粗糙程度、粘结程度等。这些因素与以下切削条件有关
。 1）工件材料
金
工件材料的塑性越好，刀屑之间的接触长度lf越大，摩
属 擦系数μ越大，切削温度越高，就越容易产生粘结，易产生
切 积屑瘤。
削 过 程
2）前角
前角γo越大，刀具和切屑之间的接触长度lf就越小，摩
（7）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。
第五节 金属切削过程基本规律
本节教学难点：
本 （1）影响切削变形的因素。 节 （2）影响切削力的因素； 教 （3）影响切削温度的因素； 学 （4）影响刀具寿命的因素。 重 点 难 点
一、切削变形
金属切削过程与金属受压缩过程比较：
金 属 切 削 过 程
a）压缩