金属切削过程的基本理论

前角对变形系数的影响
切削速度对摩擦系数的影响
前角对摩擦系数的影响
切削速度对变形系数的影响
进给量对变形系数的影响
4、切削厚度
切削厚度ac增加时，μ也略为下降， 如10钢的ac从0.1mm增大到0.18mm,μ 从0.74降至0.72。因为ac增加后正应 力也随之增大。在一般切削速度范 围内，前角γ0愈大，则μ值愈大。因 为随着γ0增大，正应力减小，故μ增 加。
❖积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替
切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。
❖使实际前角增大，切削轻快。
因此，粗加工时可利用积屑瘤。
❖积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断
地产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影 响尺寸精度。
❖此外，还会导致切削力的变化，引起振动， ❖并会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表
• 2）刀具前角。刀具前角增大，可以减小切屑的变形、 切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热，可以抑制积 屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。
• 3、切削速度。切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数 来影响积屑瘤的。当刀具没有负倒棱时，在极低的切削速 度条件下，不产生积屑瘤。随着切削速度增大，相应的切 削温度提高，积屑瘤的高度逐渐减小。高速切削时，由于 切削温度很高（800℃以上），切屑底层的滑移抗力和摩 擦系数显著降低，积屑瘤也将消失。所以我们日常精加工 时，为了达到较低的已加工表面粗糙度的办法是采用在刀 具耐热性允许范围内的高速切削，或采用低速切削，以防 止积屑瘤的产生，提高已加工表面的质量。
第三章 金属切削过程的基本理论
教学目的与要求: 通过本章的学习,掌握金属切削变形、切削力、切削
热和刀具的破损与磨损的原因和刀具耐用度的基本概念。 教学内容摘要：
本章主要介绍切削变形区、变形程度的表示方法、切 削热的产生与传出、计算、对切削加工的影响；切削力的 作用与影响因素；刀具磨损与破损的形态、磨损的原因和 刀具耐用度的选用。 教学重点与难点：
• 切削过程中的许多物理现象，如切削力、 切削热、刀具磨损等，都与金属的变形及其变 化规律有密切的关系，研究切削过程对保证加 工质量、提高生产率、降低成本和促进切削加 工技术的发展，有着十分重要的意义。
一、金属切削过程及变形区
塑性金属切屑形成 过程四个阶段： 弹性变形、 塑性变形、 剪切滑移 切离过程。
第二节 积屑瘤与切屑的类型
• 一、积屑瘤的形成及其对切削过程的影 响
• 二、切屑的形态
一、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
1、什么是积屑瘤
在一定速度范围下，切削塑性金属材料形成带 状切屑时, 常在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘结 一些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块，称之为 积屑瘤，或称刀瘤。
2、积屑瘤对起削过程的影响
• 4、各种因素对积屑瘤的影响
• 由于积屑瘤是在很大的压力、强烈摩擦和剧烈的金属 变形的条件下产生的。因而，切削条件也必然通过这 些作用而影响积屑瘤的产生、长大与消失。
• 1）工件材料。当工件材料的硬度低、塑性大时，切 削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数 和接触区长度比较大。在这种条件下，易产生积屑瘤。 当工件塑性小、硬度较高时，积屑瘤产生的可能性和 积屑瘤的高度也减小，如淬火钢。切削脆性材料时产 生积屑瘤的可能更小。
研究、掌握并能灵活应用金属切削基本理论, 对有效控制切削过程、保证加工精度和表面质量， 提高切削效率、降低生产成本，合理改进、设计刀 具几何参数，减轻工人的劳动强度等有重要的指导 意义。
第一节 金属切削层的变形
• 金属切削是用刀具从工件表面上切去多余 的金属,形成已加工表面的过程,也是工件的切削 层在刀具前面挤压下产生塑性变形,形成切屑被 切下来的过程。
三、影响切屑变形和摩擦系数的主要因素
• 1、工件材料 • 2、刀具前角 • 3、切削速度 • 4、切削层公称厚度 • 上述四个因素是影响前刀面摩擦系数
的主要因素。
• 1、工件材料 • 工件材料强度和硬度越高，变形系数越
小；材料塑性越大，变形系数越大；材料 塑性越小，变形系数越小；
• 2、刀具的前角 • 刀具前角越大，变形系数越小；
2、切削塑性金属的三个变形区
第Ⅰ变形区 第Ⅱ变形区 第Ⅲ变形区
二、变形程度的表示方法
• 1、绝对滑移△S
2、相对滑移ε
• ε= S
Y
BC CB MC
c ot
tan（
ห้องสมุดไป่ตู้
）
3. 变形系数ξ
➢切屑厚度hch与切削层的厚
度hD之比称为厚度变形系数， 用ξh 表示，ξh = hch/hD ；
➢而切削层长度lc与切屑长
重点是切削变形程度的表示方法、切削热的计算及影 响因素分析、切削力的影响因素、刀具磨损与破损的原因 和刀具耐用度的选择。
难点是切削力与切削热影响因素分析。
第三章 金属切削过程的基本理论
在金属切削过程中，始终存在着刀具切削工件和 工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列物理现象， 如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀 具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。
面上，增大表面粗糙度和导致刀具磨损。
在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生。
3、积屑瘤的形成原因
当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作 用下，与前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使 这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的“滞流层”。 当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时， 就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。
度lch之比称为长度变形系数， 用ξl表示，ξl=lc/lch 。
➢变形系数越大,切屑越厚
越短,切削变形越大。
剪切角:剪切角是出自金属切削层产生剪切
滑移的一个特定参数。
• φ=45º-β+γ0 • β——刀和屑界面的摩擦角（º）；tanβ=μ；
• μ为刀和屑界面的摩擦系数。当刀和 屑界面出现粘结和滞留层时，μ值（内磨 擦）比一般外摩擦时大得多。
• 4、切削厚度。切塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接 触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增加生成积屑 瘤的可能性。所以，在精加工时除选取较大的刀具前角， 在避免积屑瘤的产生切削速度范围内切削外，应采用减小 进给量或刀具主偏角来减小切削厚度。