金属切削过程基本规律[业界优制]
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a）压缩
b）切削
扶风书屋
5
金 属 切 削 过 程
切削过程
扶风书屋
6
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
扶风书屋
7
（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。
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
扶风书屋
2
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；
扶风书屋
15
（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。
扶风书屋
16
（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是
剪切面与切削速度vc方扶向风之书屋间的夹角称为剪切角Φ 。 8
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
切屑扶根风部书屋金相照片
9
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:
扶风书屋
lc ach 1
lch ac 10
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
扶风书屋
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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。
属
突出的点接触（外摩擦）。
切 一般内摩擦力约占总摩擦力的85% 削
过
程
扶风书屋
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3. 积屑瘤
金 属 切 削 过 程
扶风书屋积屑瘤
18
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ຫໍສະໝຸດ Baidu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
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，切削温度降扶低风书，屋 不易产生积屑瘤。
20
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
金 属 切 削 过 程
s NP NK KP
y MK MK
cot tan( o )
扶风书屋
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2.变形程度的表示方法
由上式知：φ越大，γo 越大，则ε越小，变形也越小。
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
（7）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。
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3
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
扶风书屋
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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
扶风书屋
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3. 积屑瘤
➢影响积屑瘤产生的因素 积屑瘤的形成主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，摩擦
属 系数μ越大，切削温度越高，就越容易产生粘结，易产生积
切 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，摩擦
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
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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。
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（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——加速刀扶具风书磨屋损，减少刀具寿命
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（四）影响切削变形的因素
1.工件材料
影
工件材料强度硬度越高，摩擦系数μ越小，剪切角φ越
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
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（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↓—
属 切 削 过 程
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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
属 ，其相对滑移为
切
削 过 程
s
y
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2.变形程度的表示方法 相对滑移ε的计算
切
—摩擦系数μ↓——剪切角φ↑——变形系数ξ↓——
b）切削
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金 属 切 削 过 程
切削过程
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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
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（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。
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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
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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；
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（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。
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（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是
剪切面与切削速度vc方扶向风之书屋间的夹角称为剪切角Φ 。 8
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
切屑扶根风部书屋金相照片
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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:
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lc ach 1
lch ac 10
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
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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。
属
突出的点接触（外摩擦）。
切 一般内摩擦力约占总摩擦力的85% 削
过
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3. 积屑瘤
金 属 切 削 过 程
扶风书屋积屑瘤
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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ຫໍສະໝຸດ Baidu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
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，切削温度降扶低风书，屋 不易产生积屑瘤。
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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
金 属 切 削 过 程
s NP NK KP
y MK MK
cot tan( o )
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2.变形程度的表示方法
由上式知：φ越大，γo 越大，则ε越小，变形也越小。
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
（7）刀具寿命的概念及影响寿命的因素。
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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
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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
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3. 积屑瘤
➢影响积屑瘤产生的因素 积屑瘤的形成主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，摩擦
属 系数μ越大，切削温度越高，就越容易产生粘结，易产生积
切 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，摩擦
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
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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。
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（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——加速刀扶具风书磨屋损，减少刀具寿命
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（四）影响切削变形的因素
1.工件材料
影
工件材料强度硬度越高，摩擦系数μ越小，剪切角φ越
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
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（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↓—
属 切 削 过 程
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12
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
属 ，其相对滑移为
切
削 过 程
s
y
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2.变形程度的表示方法 相对滑移ε的计算
切
—摩擦系数μ↓——剪切角φ↑——变形系数ξ↓——