第三章金属切削过程的基本规律

第三章切削与磨削原理3.1 切屑的形成过程学习目标：本节主要讨论金属材料的切削过程，并对硬脆非金属材料的切削过程进行简单介绍。

学习本节必须研究切屑形成过程的物理本质及其变形规律，熟悉不同切屑类型以及切屑控制方法。

3.1.1 切屑的形成过程切屑的形成工件上切屑层的金属材料,在刀具前刀面的推挤作用下发生了塑性变形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。

切屑形成的过程切屑形成的过程实质是切削层受到前刀面的挤压后产生的以滑移为主的塑性变形过程。

切屑形成过程动态演示被切金属的受力变形分析由图3-2塑性金属(紧靠刀尖前面的被切金属层及切屑)的切屑根部金相照片可知，刀尖前面的金属晶粒变成为沿某一方向倾斜的纤维状结构，发生了极大的剪切变形，且剪切区内的剪切线与自由表面的交角约为45°(符合塑性力学理论)。

一般这一变形区的宽度仅为0.02～0.2mm。

切削速度愈高，宽度愈小。

因此可以将变形区视为一个剪切平面，称为剪切面，剪切面与切削速度夹角以φ表示，称为剪切角。

如图3-3所示。

金属除在剪切区发生显著变形外，还形成3个变形区，如图3-4所示。

图3-4说明：一般将剪切区称为第一变形区，其位置如图中Ⅰ所示，靠前刀面处称为第二变形区，如图中的Ⅱ。

由图3-2可看出，在已加工表面处也发生了显著的变形，方格已纤维化，这是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦造成的。

这一部分一般称为第三变形区，如图中的Ⅲ。

3.1.2 切屑变形程度的表示方法剪应变ε切削过程中金属的塑性变形主要集中于第一变形区，且主要形式是剪切滑移，因而其变形量可用剪应变ε来表示，如图3-5所示。

..........(3-1)根据图中所示的几何关系，可导出剪应变ε和剪切角φ的关系：.......................(3-2)按此式计算，剪切角愈小，剪切变形量愈大，即切屑变形愈大。

变形系数Λh由于切削时金属的塑性变形，使切下的切屑厚度h ch通常要大于切削层厚度h D，而切屑长度l ch却小于切削长度l c，如图3-6所示。

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（3）测量时，千分尺要放正，并注意温度影响。
（4）不能用千分尺测量毛坯或转动的工件。
（5）使用完毕，应将千分尺擦净放置在专用盒内。若长时间不用，应涂上
专用防锈油保存以防生锈。
六、计算题
1．解： L=M＋2t-（D+d）/2
=80.04+2×5-（20.04+14.96）/2
=80.04+10-17.5
2
止合闸"的标志。 （2）使用电动工具前，应检查是否接地或接零，并应配戴上绝缘手套并穿
上胶靴。使用手持照明灯时，电压必须低于 36V。 （3）修理中，如需要多人操作，必须有专人指挥，密切配合。 （4）使用起重设备时，应遵守起重工安全操作规程。 （5）高空作业必须戴安全帽，系安全带。不准上下投递工具或零件。 （6）试车前要检查电源接法是否正确，各部分的手柄、行程开关、撞块等
4
（3）切削速度的选择
切削速度应根据工件尺寸精度、表面粗糙度、刀具寿命的不同来选择，具体
可通过计算、查表或根据经验加以确定。
五、计算题
1．解：
ap=
(dw
2
dm)பைடு நூலகம்
=
(65
2
60)
=2.5（mm）
vc= dn = 3.14 65 500 =102.05（mm）
1000
1000
答：背吃刀量为 2.5mm；切削速度为 102.05m/min。
§1—3 金属切削过程的基本规律
一、填空题 1．带状 挤裂 单元 崩碎 2．主切削 切深抗 进给抗 3．切削区域 刀具 工件 切削液 4．初期磨损 正常磨损 急剧磨损 二、判断题 1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．√ 三、选择题 1．A 2．B 3．B 4．B 5．B 6．D 四、名词解释 1．刀具寿命：刃磨后的刀具自开始切削直至磨损量达到规定标准前的总切 削时间。 2．主切削力：垂直于基面，在主切削速度方向上的分力。它是最大的一个 分力，是设计及使用刀具、计算机床功率和设计主传动系统的主要依据，也是夹 具设计及切削用量选择的依据。 3．切削热：切削热是切削过程中切削层的变形、分离及切屑、刀具和工件 的摩擦所消耗的能量转化产生的热。 五、问答题 1．答：

13
13
3
5
第七，八章孔加工刀具
1.孔加工刀具的种类及用途
2.麻花钻
3.深孔钻
4.铰刀
4
7-2 7-4
7-8 8-1
课次二十四、五
14ห้องสมุดไป่ตู้
3
第九章拉刀
1.拉刀的种类及用途
2.拉刀的结构
3.圆孔拉刀的设计
2
9-1 9-2
9-3
课次二十六
14
15
5
3
第十章铣刀
1.铣刀的种类及用途
2.铣刀的几何角度
3.铣削力及铣削方式
其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、套件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能。这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。
1.刀具材料应具备的基本性能
2.高速钢
3.硬质合金
4.其他刀具材料
4
2-1，2-2，
2-5
课次五
课次六
4
4
3
5
第三章金属切削过程的基本规律
一、切削变形
1.金属切削过程定义
2.切削层的变形
3.第一变形区
4.第二变形区
5.第三变形区
6．切削变形的变化规律
4
3-1，3-2
课次七
课次八
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5
3
5
二、切削力
1.切削力的来源
0.4本课程的内容与学习方法
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程基本规律、刀具设计与使用的一门科学，是机械制造专业的重要课程。

1. 第一变形区
塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了， 之间形成AOM塑性变形区，由于塑性变形的主要特点是 晶格间的剪切滑移，所以AOM叫剪切区，也称为第一变 形区（Ⅰ）。
图3－2 金属切削过程中的滑移线和流线示意图
进一步受到 前刀面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存 在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前 刀面处的金属发生“纤维化”的二次变形。 这部分区域称为第二变形区（Ⅱ）。
二、切削力的实验公式
➢切削力的大小计算有理论公式和实验公式。理论公式通常
供定性分析用，一般使用实验公式计算切削力。
➢常用的实验公式分为两类：一类是用指数公式计算，另一
类是按单位切削力进行计算。
➢在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。不同的加工
方式和加工条件下，切削力计算的指数公式可在切削用量手册 中查得。车削时的切削分力及切削功率的指数公式见表。
➢若已知单位切削力kc ，即可求得单位切削功率ps。表3-1为
硬质合金外圆车刀切削常用金属时的单位切削力和单位切削功 率。实际切削条件与表中不符时 ,必须引入修正系数加以修正， 有关修正系数可参见相关手册。
➢在实际应用工作中，切削力的计算可查阅有关手册。
三、影响切削力的因素
1. 工件材料 2. 切削用量
图3－12 积屑瘤高度与切削速度关系示意图
4）积屑瘤对起削过程的影响
❖实际前角增大（图3-13）； ❖增大切削厚度（图3-13） ； ❖使加工表面粗糙度增大； ❖对刀具寿命的影响。
一般积屑瘤对切削加工过程的影响是不利 的，在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生， 但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。
➢单元(粒状)切屑 在挤裂(节状)切屑产生的前提下, 当进一
步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则出现单元(粒 状)切屑(图3-15c)。