金属切削过程与切屑类型3.1guocheng

五、切屑的类型及控制
从变形观点出发Leabharlann Baidu可将切屑归纳为四种形态： 从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：
切脆性材料 不平稳,表面粗糙 不平稳 表面粗糙 应↑γ0↑v↓ac
切塑性材料 带状切屑
↓γ0 ↓v ↑ac ↑γ0↑v↓ac 切削平稳， 切削平稳，力波动小 加工面光洁， 加工面光洁，断屑难
挤裂切屑
二、变形程度的表示方法
1. 剪切角 ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。 剪切角Φ 剪切面与切削速度方向之间的夹角。 2. 相对滑移ε：滑移距离 与单元厚度 之比。 滑移距离∆s与单元厚度 之比。 与单元厚度∆y之比
ε=∆s/ ∆y =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan Φ+ tan(Φ -γ0）
↓γ0 ↓v ↑ac ↑γ0↑v↓ac
单元切屑
滑移量较大， 滑移量较大，局部 剪应力达断裂强度
切削不平稳， 切削不平稳，力波动大 加工表面粗糙 少见
四、刀-工接触区的变形与加工质量 工接触区的变形与加工质量
刀刃钝圆半径 rn 后刀面磨损带VB 后刀面磨损带 弹性恢复区CD 弹性恢复区
变形特征： 变形特征：
挤压、 挤压、摩擦与回弹
金属进入第一变形区 时，晶粒因压缩而变长， 晶粒因压缩而变长， 因剪切滑移而倾斜。 因剪切滑移而倾斜。 金属层接近刀刃时， 金属层接近刀刃时， 晶粒更为伸长， 晶粒更为伸长，成为包 围在刀刃周围的纤维层， 围在刀刃周围的纤维层， 最后在O点断裂。 最后在 点断裂。 点断裂 已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长， 已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于 已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形， 已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生 加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。 加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。 加工变质层
第3 章
金属切削过程与控制
3.1 金属切削过程与切屑类型 一、切屑形成过程
以塑性材料的切屑 形成为例， 形成为例，金属切削区 可大致划分为： 可大致划分为：
三个变形区
第一变形区 第二变形区 第三变形区
剪切滑移区） （一）第一变形区 （剪切滑移区）
OA—始滑移线 始滑移线 OM—终滑移线 终滑移线
变形的主要特征： 变形的主要特征： • 剪切滑移变形 • 加工硬化
3. 切削厚度压缩比 h ：切屑厚度与切削层厚度的比值。 切削厚度压缩比Λ 切屑厚度与切削层厚度的比值。 Λh＝cos (Φ -γ0）/ sin Φ 一般 Φ≈π/4 – β＋γ0 ＋ γ0↑
， Φ↑→
Λh ↓ε↓
图3-3
剪切变形示意图
三、刀-屑接触区的变形与摩擦 屑接触区的变形与摩擦
滞流层： 滞流层：接近前刀面的切屑 底层晶粒拉长， 底层晶粒拉长，形成与前刀 面平行的纤维层，流速很慢， 面平行的纤维层，流速很慢， 变形程度非常剧烈。 变形程度非常剧烈。 切塑性金属时前刀面上应力 分布情况→ 分布情况 刀-屑接触区可分两部分： 屑接触区可分两部分： 屑接触区可分两部分 粘接区l 剪切滑移， 粘接区 f1: 剪切滑移，内摩擦 滑动区l 滑动摩擦， 滑动区 f2: 滑动摩擦，外摩擦 一般内摩擦力约占总摩擦力的85% 一般内摩擦力约占总摩擦力的
积屑瘤
在速度不高切削塑性金属形成 带状切屑的情况下， 带状切屑的情况下，滞流层金 属粘接在前刀面上， 属粘接在前刀面上，形成硬度 很高的硬块，称为积屑瘤 积屑瘤。 很高的硬块，称为积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响： 积屑瘤对切削过程的影响：
1. 代替刀具切削，保护刀具 代替刀具切削， 2. 增大前角，减小变形和力 增大前角， 3. 产生过切及犁沟，↓精度 产生过切及犁沟， 精度 4. 增大已加工表面粗糙度 积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：降低工材塑性； 积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：降低工材塑性； 合理选切削速度；增大前角；减小进给量； 合理选切削速度；增大前角；减小进给量；采用润滑液等
（三）第三变形区 （挤压摩擦回弹区） 第三变形区 挤压摩擦回弹区）
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，造成纤维化和加工硬化。 摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化和加工硬化。
刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近， 刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集
中而复杂， 中而复杂，被切削层在此与工件本体材料分离
一般速度范围内一区 宽度为0.02～0.2mm， 宽度为 ～ ， 速度越高，宽度越小， 速度越高，宽度越小， 可看作一个剪切平面 可看作一个剪切平面
（二）第二变形区
（挤压摩擦区） 挤压摩擦区）
切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩 擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。 使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。