實習老師車工課件

1.4金屬切削過程項目1車削加工的基礎知識一、切屑的類型1、帶狀切屑

它的內表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料（如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金），當切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時，一般常得到這類切屑。它的切削過程平衡，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。2、擠裂切屑

這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內表面有時有裂紋。這種切屑大多在切削黃銅或切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產生。3、單元切屑

如果在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴展到整個面上，則整個單元被切離，成為梯形的單元切屑，如圖所示。切削鉛或用很低的速度切削鋼時可得到這類切屑。

以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。

假如改變擠裂切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。

這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉化的。二、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響

在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤圖5（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。1、積屑瘤是如何形成的?

1）切屑對前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。2）當兩者的接觸面達到一定溫度同時壓力又較高時，會產生粘結現象，即一般所謂的“冷焊”。切屑從粘在刀面的底層上流過，形成“內摩擦”。3）如果溫度與壓力適當，底層上面的金屬因內摩擦而變形，也會發(fā)生加工硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。4）這樣粘結層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。2、形成積屑瘤的條件：

主要決定于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結強度等因素都與形成積屑瘤的條件有關。1）一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產生積屑瘤；2）溫度與壓力太低，不會產生積屑瘤；反之，溫度太高，產生弱化作用，也不會產生積屑瘤。3）走刀量保持一定時，積屑瘤高度與切削速度有密切關系圖6所示。圖5積屑瘤圖6切削速度對積屑瘤的影響3、積屑瘤對切削過程的影響1）實際前角增大

它加大了刀具的實際前角，可使切削力減小，對切削過程起積極的作用。積屑瘤愈高，實際前角愈大。2）使加工表面粗糙度增大

積屑瘤的底部則相對穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時必須設法避免或減小積屑瘤。3）對刀具壽命的影響

積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩(wěn)定時，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高壽命的作用。但在積屑瘤比較不穩(wěn)定的情況下使用硬質合金刀具時，積屑瘤的破裂有可能使硬質合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。4、防止積屑瘤的主要方法1）降低切削速度，使溫度較低，粘結現象不易發(fā)生；

2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應溫度；

3）采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；

4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；

5）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。

變形區(qū)的劃分切削層在刀具作用下變成切屑的形態(tài)可劃分為三個變形區(qū)I——第一變形區(qū)II—

第二變形區(qū)III—第三變形區(qū)。

⑴第一變形區(qū)I（剪切區(qū)）從OA線金屬發(fā)生剪切滑移變形，到OM線剪切滑移基本結束，AOM區(qū)域稱為第一變形區(qū)（或剪切區(qū)）特征：晶粒發(fā)生剪切滑移，并產生加工硬化OA—始滑移線OM—終滑移線

切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩

擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。一般內摩擦力約占總摩擦力的85%⑵第二變形區(qū)II①粘接區(qū):剪切滑移,內摩擦②滑動區(qū)：滑動摩擦，外摩擦第二變形區(qū)（擠壓摩擦回彈區(qū)）⑶第三變形區(qū)已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，產生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。第三變形區(qū)三、

切削力切削力：工件材料抵抗車刀切削所產生的阻力切削力的來源⑴克服材料彈性變形抗力的力⑵克服材料塑性變形抗力的力⑶克服刀—屑及接觸面摩擦力的力1、切削力的分解切削合力F常分解成相互垂直的三個分力FC、Ff、FP圖2-17切削力的分解FC——FP——Ff——主切削力(Fz)進給抗力(Fx)切深抗力(Fy)圖2-17切削力的分解FC——FP——Ff——主切削力(Fz)進給抗力(Fx)切深抗力(Fy)三個分力FC、Ff、FP與合力F合力F＝2.影響切削力的因素⑴工件材料的影響

材料的強度、硬度越高，切削力愈大切削用量中對切削力影響最大的是背吃刀量，其次是進給量。而影響最小的是切削速度。（2）切削用量的影響（3）刀具幾何參數①前角γo切削塑性金屬時，前角增大，切削力減小。切削脆性金屬時，前角增大，對切削力影響不大。②主偏角主偏角主要改變軸向分力與徑向分力之比，增大主偏角能使徑向力減小而使軸向力增大，車削細長軸時一定要選大的主偏角。刀尖圓弧半徑r↑，切削刃圓弧部分的長度↑，切削變形↑，