【2017年整理】切削用量对切屑变形的影响.doc

切削用量对切屑变形的影响： 切削速度：切削塑性金属材料时，切削速度对切削变形的影响呈波浪形； 进给量：进给量增大，则切削厚度增大，切削变形减小，变形因数减小； 背吃刀量：对切屑变形的影响较小。 切屑卷曲和折断机理： 切屑沿刀具前面流出的过程中，受到前面的挤压和摩擦而进一步变形，使得切屑底部被挤而伸长，切屑背面相对缩短，切屑就自然会逆时针卷曲。 如果刀具的前角较小，则切屑流出过程中受到的挤压和摩擦变大，切屑就会卷得更紧。切屑卷曲过程中，若切屑中的弯曲应力达到材料的弯曲强度极限，则切屑就会自行折断。 切屑卷曲与折断的机理解释 ①自由切屑的卷曲机理 由于前刀面和剪切面上对切屑的作用力大小相等，方向相反，但是不共线，因而产生了弯矩，导致切屑卷曲。（刘培德） ②受控切屑的卷曲机理 图1-12a为带倒棱的全圆弧形卷屑槽的卷屑机理，图1-12b为直线形卷屑槽的卷屑机理。都采用卷屑槽的方式实现切屑卷曲的控制。 ③切屑折断的机理 图1-13分别为螺卷屑、发条状屑和C形屑折断的机理，其主要原因是由于切屑环的内侧拉应力大于切屑材料的弯曲应力极限。 影响切屑卷曲和折断的主要因素： 工件材料性能：工件材料的屈服极限、弹性模量越小，塑性越低，越易折断； 切削用量：切削厚度小，背吃刀量大，切削速度高，断屑难； 刀具前角：前角小，变形大，易折。 影响切削力的因素： 工件材料的影响（系数CF 或单位切削力kc体现） 工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。 （二）切削用量的影响 背吃刀量ap↑→Ac成正比↑， kc不变， ap的 指数约等于1，因而切削力成正比增加； 进给量f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， f 的 指数小于1，因而切削力增加但与f 不成正比。 速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况，在无积屑瘤阶段， v ↑→变形程度↓→切削力减小 切削温度的分布规律： 1.剪切面上各点的温度基本一致; 2.前、后刀面上的最高温度都处于离刀刃一定距离的地方；后刀面的温度降低和升高在极短时间内完成； 3.在剪切区域内，垂直于剪切方向上的温度梯度较大；垂直于前刀面的切屑底层的温度梯度较大； 4.工件材料塑性越大，前刀面与切屑的接触长度越长，温度分布越均匀；工件材料脆性越大，最高温度所在的点离刀刃越近；工件材料导热系数越低，前、后刀面上的温度越高。 刀具磨损机理： ①前刀面磨损 产生机理：切塑性材料，v 和ac较大时，切屑与前刀面完全是新鲜的表面接触和摩擦，化学反应强烈；高温高压下，切削液难以进入刀屑接触区，产生前刀面磨损。 ②后刀面磨损（磨损带磨损） 产生机理：切铸铁或v 和ac较小切塑性材料时，由于刀具后刀面与工件已加工表面接触区的挤压和摩擦而造成后刀面磨损。 ③边界磨损 产生机理：边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。 刀具破损的形态及原因： 一、刀具脆性破损 崩刃：在切削刃上产生小缺口，是一种早期破损的形式 碎断：在切削刃上发生小块碎裂和大块断裂。 剥落：在前后刀面几乎平行于切削刃而剥下的一层碎片。 裂纹破损：刀具在较长时间断续切削后，由于疲劳而引起裂纹的磨损。 二、刀具塑性破损 切削时，由于高温高压的作用，在前后刀面和茄屑的接触层上，刀具表面材料发生塑性流动而丧失切削能力。 三、刀具脆性破损的原因 发生破损的原因主要有：冲击、机械疲劳和热疲劳。 1.引起早期破损的原因主要是机械冲击造成的结果。 2.刀具后期疲劳破损的原因是在机械与热冲击作用下，刀具内裂纹失稳扩展所致。 加工硬化产生的原因 一方面，已加工表面的形成过程中，表面金属层经受了复杂的塑性变形。 另一方面，低于相变温度的切削温度使金属弱化，更高的切削温度使金属发生相变。 已加工表面就是上述两个方面的综合结果。 如果是塑性变形占主导地位，产生加工硬化，即强化作用； 如果是切削温度占主导地位，当切削温度引起退火时，产生弱化作用；当切削温度引起淬火时，产生强化作用。 切削条件的合理选择 ①刀具材料：要求耐磨、强度高、耐热冲击。如YW类和YN类硬质合金。选用高温高硬度的高钒高钻高速钢；或选用碳化物细小均匀的钼系高速钢以避免崩刃； ②切削用量：为普通结构钢的1/8～1/2左右，当材料强度σb=1.47～1.666Gpa时，切削速度v=40～65m/min，材料强度增大时，切削速度按反比于其强度的平方进行修正；用高速钢刀具时，切削速度很低，一般v=3～10m/min。进给量一般要大于0.05 mm / r ； ③刀具参数：为了防止崩刃，增强刀刃，前角应选小值或选负值，刀刃