【正文】 思考題 ？各變形區(qū)的變形機(jī)理是什么？ ？切削變形的大小是由什么因素決定？ ？不同類型的切屑會(huì)對切削過程產(chǎn)生什么樣的影響？ ？ 如何抑制和消除積屑瘤？ ？它對切削過程會(huì)產(chǎn)生什么影響？ 、切削速度和進(jìn)給量對切削變形的影響規(guī)律。 3）刀具材料性能越好 ， 值選得越高。其原則是當(dāng)?shù)稐U尺寸大、工件直徑大時(shí)， f 可大些；如 選的較大，切削力會(huì)增大， f 就應(yīng)小些；加工鑄鐵時(shí)，切削力較小， f 可大些。 3） 根據(jù)刀具壽命，確定切削速度。 maxRyF r? yF 圖 ，均能提高刀尖處強(qiáng)度，增大散熱面積，減小表面粗糙度，但會(huì)不同程度地增大背向力 ，選擇時(shí)，要考慮加工工藝系統(tǒng)剛性是否足夠。為便于制造，一般對車刀、面銑刀等選取 ＝ 。對于硬質(zhì)合金刀具，可采用負(fù)前角。因此，前角應(yīng)有一個(gè)最佳數(shù)值。 2MoS2MoS —— 將充足大流量的低壓切削液澆注在切削區(qū)（常用），但切削液難直接滲入高溫區(qū)，影響切削液效果。 （ 2）極壓切削油 —— 在礦物油中添加一定量的油性添加劑、極壓添加劑（氯、硫、磷等）和放銹添加劑等配制而成。乳化液的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，夏天易腐敗變質(zhì)。 生產(chǎn)中常用的切削液有：以冷卻為主的水溶性切削液和以潤滑為主的油溶性切削液。故實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一般應(yīng)首先考慮選取一個(gè)較大的背吃刀量，然后再選取一個(gè)盡可能大的進(jìn)給量 f，最后再根據(jù)已確定的刀具壽命的合理數(shù)值 T來計(jì)算切削速度，這個(gè)切削速度就是刀具壽命所允許的切削速度（單位為 m／ min）。反之，若刀具壽命定得過低，雖能提高切削用量，縮短切削時(shí)間，但勢必會(huì)使刀具磨損加快，增加換刀和磨刀次數(shù)與時(shí)間，同樣也會(huì)降低切削效率，增加成本。 （ 2）刀具幾何參數(shù) 。對于可重磨刀具，刀具壽命是指刀具兩次刃磨之間的實(shí)際切削時(shí)間。 在高速鋼刀具切削時(shí)，當(dāng)溫度超過其相變溫度（ 550～ 600o）時(shí)，刀具材料的金相組織就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，由回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度降低，出現(xiàn)前面塌陷或卷刃等塑性破壞而加快刀具磨損。磨料磨損是最主要的磨損原因。如果繼續(xù)使用，則刀具切削刃產(chǎn)生損壞而失去切削能力。 （常用后面磨損量來判別） （ 1）刀具的磨損過程 圖 質(zhì)合金車刀磨損過程的磨損曲線，由圖可知， 磨損分三個(gè)階段： 1）初期磨損階段（ I）。 因嚴(yán)重塑性變形造成切削刃和倒角刀尖區(qū)的塌陷。 2）前面磨損。切削液的導(dǎo)熱率、比熱容和流量越大，澆注方式越合理，則切削溫度越低，冷卻效果越好。 （ 7） 切屑帶走熱量最多，它的平均溫度高于刀具、工件上的平均溫度。 （ 2） 切削區(qū)域的最高溫度點(diǎn)不在切削刃上，而是在前面上離切削刃有一定距離的地方。 在刀具的切削作用下，切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形，切屑與刀具前面，工件與刀具后面之間產(chǎn)生摩擦，變形和摩擦產(chǎn)生熱量（即產(chǎn)生切削熱的原因）。主偏角對三個(gè)切削分力都有影響，其中對 的影響較大。加工脆性金屬時(shí)變形和摩擦均較小，故切削速度對切削力影響不大。 （ 1）單位切削力 —— 可用單位切削層面積切削力或單位切削層寬度切削力表示。 消耗總功率的 1％～5％。 22222 fPCCD FFFFFF ?????rDp FF ?cos? rDf FF ?sin ；、時(shí)， 00 ??? fDPr FFFk ??? 90r? 0?pF Df FF ? 實(shí)驗(yàn)可得，當(dāng) 各分力間近似關(guān)系為： 隨著切削條件的不同，三個(gè)分力之間的比例可在較大范圍內(nèi)變化，但主切削力 的值總是最大。 法向力 切削作用在刀具前面和后面上。切削速度再繼續(xù)增高時(shí)，因切削溫度升高，摩擦系數(shù) μ減小而使 減小。 （ 5） 適當(dāng)降低工件材料的塑性。 （ 6） 對工件材料適當(dāng)熱處理，提高硬度，降低塑性。由于積屑瘤前端伸出于切削刃之外，會(huì)產(chǎn)生過切，使切削厚度增加了 ΔhD。 當(dāng)溫度和壓力適當(dāng)時(shí)，滯流層金屬就會(huì)黏附在刀具前面上，依次層層堆積，高度逐漸增大而形成了積屑瘤，它代替切削刃繼續(xù)剪切較軟的金屬層，長高的積屑瘤在外力或振動(dòng)作用下可能會(huì)發(fā)生局部斷裂或脫落，條件合適時(shí)又會(huì)繼續(xù)生成、長高。 通?？捎们邢髯冃蜗禂?shù)來衡量切削變形程度。 缺點(diǎn)： 切屑連綿不斷，有時(shí)會(huì)纏繞在刀具或工件上影響加工過程。它是指刀 — 工件接觸區(qū)，亦即近切削刃處已加工表面層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)域（ Ⅲ ）。 金屬切削過程類似于金屬材料受擠壓的過程，當(dāng)塑性金屬材料受擠壓時(shí)，金屬先產(chǎn)生彈性變形而后是塑性變形，最大剪應(yīng)力方向與最大主應(yīng)力方向之間大致成 45o夾角，即沿著 OM或 AB產(chǎn)生剪切滑移（如圖 ）。機(jī)械制造技術(shù) Mechanism Manufacture Technology 孫慶群 制作 配套教材： 第 2章 金屬切削加工理論及其應(yīng)用 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 本章主要介紹金屬切削加工過程中的切削變形、積屑瘤、加工硬化、切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損和刀具壽命等物理現(xiàn)象以及磨削當(dāng)中的特點(diǎn)，同時(shí)介紹這些現(xiàn)象的影響因素和控制方法。 圖 金屬的擠壓與切削的比較 圖 金屬的擠壓與切削的比較 在切削過程中存在著三個(gè)變形區(qū)（如圖 ）： （ 1）第一變形區(qū) 。已加工表面受到切削刃鈍圓部分與刀具后面的擠壓和摩擦產(chǎn)生變形，造成晶粒纖維化與表面加工硬化。 （ 2）節(jié)狀（擠裂）切屑 產(chǎn)生條件： 大多在切削塑性金屬材料時(shí)，如果切削速度較低、進(jìn)給量較大（亦即切削厚度較大）、刀具前角較小，容易產(chǎn)生這種屑型。如果把切削時(shí)形成的切屑與切削層尺寸比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)切屑厚度增加（ ＞ ）、切屑長度縮短（ ＜ ），切屑寬度基本沒發(fā)生變化。這樣生成、長大、脫落，再生成、再長大、再脫落 …… 經(jīng)歷著一個(gè)又一個(gè)非周期性變化的過程。又由于積屑瘤的產(chǎn)生、長大與脫落非周期性變化，所以 ΔhD值是變化的，會(huì)影響到被加工工件的尺寸精度。 圖 切削速度對積屑瘤的影響 加工條件： 加工材料 45鋼 =、 =paf 已加工表面變形和加工硬化 任何刀具的切削刃口都不可能磨得絕對鋒利，當(dāng)在鈍圓弧切削刃和其鄰近的狹小后面的切削、擠壓和摩擦作用下，會(huì)使得已加工表面層的金屬晶粒產(chǎn)生扭曲、擠緊和破碎等嚴(yán)重的塑性變形，從而使表面層硬度增高，這種表面層硬度增高的現(xiàn)象 稱為加工硬化。 （ 6） 合理選用切削液。在高速切削時(shí)，切削層來不及充分變形已被切離，所以 很小。由于切屑沿前面流出，故有對刀具前面產(chǎn)生 摩擦力 ；刀具和工件間有相對運(yùn)動(dòng)，由有摩擦力作用于刀具后面。 分力的作用 （主切削力） 切向力是主運(yùn)動(dòng)方向上的切削分力，切于過渡表面并與基面垂直，消耗功率最多。 pFfFpF pFpfF fFfF （ ） 切削過程中消耗的功率稱為切削功率，用 表示。 f 單位切削力（單位為 ）由下式求得： 2mmN cFccFcFcyFPyxpFDcc fCfafaCAFk???? 1（ ） 若已知單位切削力 ， 如果給定背吃刀量和進(jìn)給量值 ， 切削力 （ 單位為 N） 用下式計(jì)算： fakAkF pcDcc ?? 單位切削力可從有關(guān)手冊中查到（表 ）。如果刀具材料和機(jī)床性能允許，采用高速切削，既能提高生產(chǎn)效率，又使得切削力減小。刀尖圓弧半徑增大，切削變形增大，使切削力增大。 切削熱 向切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)（空氣或切削液）中傳散。由圖 ，離切削刃1mm處的最高溫度約為 。工件上最高溫度在近切削刃處，它的平均溫度較刀具上最高溫度點(diǎn)低 20～ 30倍。 除了采取上述措施外，還可通過改善材料的切削加工性、控制刀具的磨損、采用斜刃切削等措施來降低切削溫度。 在切削塑性材料時(shí)，若切削速度和切削厚度都較大，摩擦大且溫度和壓力都高，切屑在流出過程中在刀具前面上切削刃附近摩擦出一段月牙洼形的凹坑。 2）崩刃。 因刀具新刃磨的表面粗糙不平，殘留砂輪痕跡，開始切削時(shí)很快將刀面上的刃磨痕跡磨去。 必須提醒： 在到達(dá)急劇磨損前應(yīng)及時(shí)磨刀或換刀。 （ 2）黏結(jié)磨損（亦稱冷焊磨損）。硬質(zhì)合金刀具在高溫、高壓狀態(tài)下切削也會(huì)因產(chǎn)生塑性變形而失去切削性能。 從刀具第一次投入使用直至完全報(bào)廢所經(jīng)歷的總的切削時(shí)間，稱為 刀具的總壽命。合理選擇刀具幾何參數(shù)（如前角、主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧半徑）能提高刀具壽命。 在生產(chǎn)中是根據(jù)切削條件和技術(shù)要求首先確定一個(gè)合理的刀具壽命 T值，然后以它為依據(jù)選擇切削速度，并計(jì)算切