【文章內(nèi)容簡介】 動 ， 已加工表面較粗糙 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 在擠裂切屑的基礎(chǔ)上 切削厚度增大 ， 切削速度 、 前角減小 ， 使剪切裂紋進(jìn)一步擴展而斷裂成單元體 。 生產(chǎn)中很少見到 。 結(jié)論：從帶狀 ?節(jié)狀 ?粒狀 切屑的變化： 切削厚度由小到大 ， 切削速度和刀具前角由大到小 。 意義： 掌握其變化規(guī)律 ， 就可改變切屑形態(tài)以達(dá)控制切屑 （ 卷屑 、 斷屑 ） 和改善已加工表面質(zhì)量的目的 。 4．崩碎切屑 切削脆性金屬材料 （ 如灰鑄鐵 ） 時得到的 。 產(chǎn)生原因：材料受到拉應(yīng)力已超過其抗拉強度 。 切削力波動甚大 ， 有沖擊負(fù)荷 ， 已加工表面凹凸不平 。 改變切削條件 ， 如大前角 ， 大刃傾角 ， 小切削厚度 ， 高切削速度 ， 可得到針狀切屑或松散的帶狀切屑 。 此時切削過程平穩(wěn) ， 已加工表面粗糙度較小 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 二、 金屬的切削變形 變形區(qū)的劃分 根據(jù)實驗，切削層金屬在刀具作用下變成切屑大體可劃分三個變形區(qū)： 第 Ⅰ 變形區(qū)； 第 Ⅱ 變形區(qū)； 第 Ⅲ 變形區(qū) 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 二、 金屬的切削變形 Ⅰ 變形區(qū) 從 OA線 （ 始滑移線 ） 金屬開始發(fā)生剪切變形 ， 到OM線 （ 終滑移線 ） 金屬晶粒剪切滑移基本結(jié)束 ， AOM區(qū)域叫第一變形區(qū) 。 是切屑變形的基本區(qū) ，其特征是晶粒的剪切滑移， 伴隨產(chǎn)生加工硬化 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 二、 金屬的切削變形 Ⅱ 變形區(qū) 刀 ? 屑接觸區(qū) 切屑沿前刀面流出時受到擠壓和摩擦 ， 使靠近前刀面的晶粒進(jìn)一步剪切滑移 。 特征： 晶粒剪切滑移劇烈呈纖維化 ， 纖維化方向平行前刀面 ， 有時有滯流層 。 Ⅲ 變形區(qū) 刀 ? 工接觸區(qū)。 已加工表面受到刀具刃口鈍圓和后刀面擠壓和摩擦 ， 晶粒進(jìn)一步剪切滑移 。 有時也呈纖維化 ， 其方向平行已加工表面 ， 也產(chǎn)生加工硬化和回彈現(xiàn)象 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 三、 積屑瘤 ： 由于刀 ? 屑接觸面的摩擦，當(dāng) 切削速度不高又形成連續(xù)切屑時 ，加工鋼料和其它塑性材料時，常 常在刀刃處粘著剖面呈三角狀硬 塊。硬度為工件硬度的 23倍，叫 積屑瘤 。 成因： 高溫、高壓，粘結(jié)、冷焊 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 三、 積屑瘤 有利方面： 可增大實際前角 ， 減少變形和切削力； 可保護(hù)切削刃 、 降低刀具磨損 。 不利方面： 積屑瘤不穩(wěn)定 （ 脫落時 ） ， 有可能使脆性刀具顆粒剝落 ， 反 而加劇刀具磨損； 產(chǎn)生積屑瘤后使切削厚度增大 ?ac值 ， 影響工件尺寸精度； 積屑瘤不穩(wěn)定時 ， 由于積屑瘤產(chǎn)生 — 成長 — 脫落周期動態(tài)變化 ， 易引起振動； 脫落的積屑瘤碎片影響工件表面粗糙度 ， 也易劃傷刀具使耐用度降低 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 四、 影響切削變形的因素 1. 工件材料 工件材料強度愈高，切屑變形愈小。 原因：工件材料強度愈高， 前刀面與切屑間的摩擦系數(shù)減小，摩擦角 β 減小，剪切角 φ 增大，變形系數(shù)將隨之減小。 2. 刀具前角 前角愈大 ， 變形愈小 。 原因：前角影響切屑流出方向 ， 影響作用角 ?。 ?o愈大 ， 作用角 ?愈小 ，剪切角 ?愈大 ， 變形愈小 。 3. 切削用量 (1)切削厚度的影響 ： 切削厚度 增加 ， 變形減小 。 (2)切削速度的影響： v對變形影響較復(fù)雜 ， 在無積屑瘤情況下 （ 高速 ） ， V增大 ， 變形減小 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 一、 切削力的來源 切削力及其影響因素 ： 金屬切削時，刀具切除工件上切削層金屬使之成為切屑所需要的力。 （ 1） 克服工件材料 彈性變形 的力； （ 2） 克服工件材料 塑性變形 的力 ； （ 3） 克服 刀 ? 屑 、 刀 ? 工 接觸面上的摩擦力 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 二、切削力的合力與分力 合力 F可 分解成三 個分力 Fc、 Fp、 Ff 1. Fc— 主切削力或切向力 方向與主運動方向相同 ， 切于過渡表面并垂直基面 。 是計算切削功率的主 要力 ， 也是設(shè)計機床零件和計算刀具強度的重要依據(jù) 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 合力 F可 分解成三 個分力 Fc、 Fp、 Ff （ 3） Ff— 進(jìn)給力 （ 走刀抗力 ） 或軸向力 。 在基面內(nèi)并與刀桿軸線垂直的分力。是設(shè)計進(jìn)給機構(gòu)和計算進(jìn)給功率的依據(jù) （ 2） Fp— 切深抗力、背向力或徑向力。 是在基面內(nèi)并垂直工件軸線的 分力 ,使工件產(chǎn)生彎曲變形并可 能引起振動。 二、切削力的合力與分力 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 三、 切削功率 切削功率 Pm?? 切削力在切削過程中作功功率。 式中 Fc— 切削力（ N）； v— 切削速度（ m/s）； Ff— 進(jìn)給力（ N）； nw— 工件轉(zhuǎn)速（ r/s）； f— 進(jìn)給量（ mm/r）。 式中第二項相對第一項很?。ǎ?1～ 2％）可忽略不計，于是， Pm=Fcv?103KW 由切削功率 Pm可求得機床電機功率 PE，即： 式中 ?m? 機床傳動效率 ， 一般為 ～ 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 四、 影響切削力的因素 1． 工件材料的影響 工件材料的強度 、 硬度越高 ， 切削力越大 。 切削脆性材料時 ， 被切材料的塑性變形及它與前刀面的摩擦都比較小 ， 故其切削力相對較小 。 2． 切削用量的影響 （ l）背吃刀量和進(jìn)給量 f 背吃刀量 ap和進(jìn)給量 f 增大，都會使切削力增大，但兩者的影響程度不同。 ap增大時，變形系數(shù)不變，切削力成正比增大； f增大時，變形系數(shù)有所下降一故切削力不成正比增大。 （ 2） 切削速度 （ Vc): 切削鑄鐵等脆性材料時 ， 被切材料的塑性變形及它與前刀面的摩擦均比較小 。 Vc對切削力沒有顯著影響 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 四、 影響切削力的因素 (1)前角 切塑性金屬時， Fc隨前角增大而降低。 原因：前角增大 ?切屑流出阻力減小 ??增大 ??減小 ? Fc降低。 加工脆性材料時，前角對 Fc的影響不明顯。 (2) 負(fù)倒棱 通過負(fù)倒棱寬度 b?1與刀 ? 屑接觸長度 lf之比來影響切削力： b?1lf時， 切屑沿前刀面流出，正前角仍起作用， F比無負(fù)倒棱大一些 b?1lf時， 切屑沿負(fù)倒棱而不是前刀面流出，相當(dāng)于負(fù)前角切削。 F增大。 3. 刀具方面的影響 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 四、 影響切削力的因素 3. 刀具方面的影響 (3) 主偏角 Kr 60? 時： Kr?? ac?? ?? ? Fz 降低； Kr 75? 時：雖然 Kr ?? ac ?? ??， 但是 Kr ? ? 但刀尖圓弧刃工作長度 ? ? ? ?，且占主導(dǎo)作用 ? Fc增大 Kr ? ? Fp? Kr? ? Ff ? 對脆性材料，作用不明顯， Kr ? ? Fc 降低。 (4) 刀尖圓弧半徑 r? r? ? ? ac? ? 圓弧刃工作部分平均 kr? ? Fc 增大 r? ?? Fp ? r? ? ? Ff ? 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 切削熱與切削溫度 1. 切削熱的產(chǎn)生 一、 切削熱 切削熱來源于兩個方面： 一是 切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形所消耗的能量； 二是 切屑與前刀面、工件與后刀面間產(chǎn)生的摩擦熱。 切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì)（空氣，切削液）向外傳導(dǎo)。影響散熱的因素是： （ 1）工件材料的導(dǎo)熱系數(shù) （ 2）刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù) （ 3）周圍介質(zhì) 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 二、 切削溫度 切削區(qū)（切屑與前刀面接觸區(qū)）的平均溫度 . 1. 切削溫度的分布 二維切削中切削溫度分布圖 切削不同材料的溫度分布圖 145鋼、 YT15。2GCr1 YT14。 3鈦合金 BT YG8； 4BT YT15 (1)前刀面及切屑接觸面上溫度高，且梯度很大。 （ 2）前后刀面的溫度最高點不在切削刃上。 （ 3）刀具材料、工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，前后刀面上的溫度越高。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 2. 影響切削溫度的因素 (1)切削用量 ????? xpyz afvC?式中 ?? 實驗時測得的切削區(qū)平均溫度； C?? 切削溫度系數(shù)； z?、 y?、 x?? 為 v、 f、 ap影響切削溫度的指數(shù) 。 當(dāng)硬質(zhì)合金刀具切削中碳鋼時式 （ 214） 為： ?=C?? ① 切削速度對切削溫度影響最大 。 原因：隨 v增加 ， 摩擦熱增加 ， 又來不及傳出 ， 產(chǎn)生熱積聚現(xiàn)象 ， 但切削速度提高使變形減小 ， 因此 ?不隨 v增加成正比 。 ② 進(jìn)給量 f對切削溫度影響較次 。 原因： f增加時 ， 單位時間切削體積增加 ， 但 f增加時 ac增加 ， 變形減小 ， 熱容量增大 ， 故對切削溫度影響不及 v。 ③ 背吃刀量 ap對切削溫度影響為三者最小 。 原因：雖然 ap對產(chǎn)生熱成正比增加 ， 但隨ap增加 aw增加 ， 散熱條件大大改善 ， 故影響最小 。 所以 ， 切削用量三要素對切削溫度的影響規(guī)律與對切削力的影響規(guī)律順序相反 。 項目一 認(rèn)知金屬切削規(guī)律（ 3） 2. 影響切削溫度的因素 (2)刀具幾何參數(shù) l） 前角 主要是依據(jù)對變形和摩擦的影響 。 前角增大變形減小 → 切削力 ↓→ 產(chǎn)生熱量 ↓→ 切削溫度 ↓ 。 但當(dāng) ?o大于 18?～ 20?時，雖然變形小產(chǎn)生熱少，但散熱條件惡化，故切削溫度不但不降低 → 切削溫度 ↑ 2） 主偏角