第二章 金属切削原理机械制造技术A ppt课件
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金属切削原理的课件
(2)进给量
进给量是指单位时间内刀具和工件在进给 运动方向上相对位移。 当主运动是回转运动时，进给量指工 件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的 相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀 具或工件每往复直线运动一次，两者沿进 给方向的相对位移量，单位为mm/str或 mm/单行程； 对于多齿的旋转刀具(如铣刀、 切齿刀)，常用每齿进给量 fz，单位为 mm/z或mm/齿。它与进给量f的关系为 f=zfz 进给速度为 vf=fn=zfzn
2)刀刃
①主切削刃 ②副切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3)刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
(2)车刀切削部分的主要角度
• 刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量 时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削 部分几何形状（各表面空间位置）的重要参 数。 • 参考系：用于定义和规定刀具角度的各基 准坐标面。 • 参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考 系。
(2)切削层公称宽度bD
在给定瞬间，作用于主切 削刃截形上两个极限点间 的距离，在切削层尺寸平 面中测量，单位为mm。
垂直于正在加 工的表面（过渡表 面）度量的切削层 参数。
(3)切削层公称横截面积AD
在给定瞬间，切削层在 切削层尺寸平面里的实 际横截面积， 2 单位为mm 。
上述公式中可看出 hD、bD均与主偏角有 关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD 或f、a p有关。
(一)切削运动
1.零件表面的形成
车外圆面
车成形面
车床上镗孔
机械制造技术基础电子课件第2章金属切削原理与刀具
图2-10 扁钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
②麻花钻。麻花钻是应用最广泛的孔加工刀具，图 2-11所示为标准高速钢麻花钻的结构。
图2-11 标准高速钢麻花钻的结构
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
③中心钻。中心钻是 用来加工轴类零件中心孔 的刀具，如图2-12所示。
图2-12 中心钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
图2-17 不带导柱锥面锪钻
图2-18 端面锪钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
⑦铰刀。铰刀常用来对已有孔进行最后精加工，也可对要求 精确的孔进行预加工，如图2-19所示。其加工精度可达IT8~IT6， 表面粗糙度值达1.6~0.2 μm。铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。
图2-19 不同种类的铰刀
③角度铣刀。角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽， 有单角铣刀和双角铣刀两种。
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
④锯片铣刀。锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周 上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15′~1° 的副偏角。
⑤立铣刀。立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周 和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的 端齿时，可轴向进给运动。
机械制造技术基础
第2章 金属切削原理与刀具
2.1 金属切削加工的基础知识 2.2 刀具结构和刀具材料 2.3 金属切削过程 2.4 切削力与切削功率 2.5 切削热与切削温度
第2章 金属切削原理与刀具
2.6 刀具磨损与刀具耐用度 2.7 切削用量和切削液 2.8 金属材料的切削加工性 2.9 高速切削及刀具
切削刃上的选定点相对工件的进给运动的瞬时速度称为进给 速度（vf），单位为mm/s。它与进给量之间的关系为
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
②麻花钻。麻花钻是应用最广泛的孔加工刀具，图 2-11所示为标准高速钢麻花钻的结构。
图2-11 标准高速钢麻花钻的结构
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
③中心钻。中心钻是 用来加工轴类零件中心孔 的刀具，如图2-12所示。
图2-12 中心钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
图2-17 不带导柱锥面锪钻
图2-18 端面锪钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
⑦铰刀。铰刀常用来对已有孔进行最后精加工，也可对要求 精确的孔进行预加工，如图2-19所示。其加工精度可达IT8~IT6， 表面粗糙度值达1.6~0.2 μm。铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。
图2-19 不同种类的铰刀
③角度铣刀。角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽， 有单角铣刀和双角铣刀两种。
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
④锯片铣刀。锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周 上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15′~1° 的副偏角。
⑤立铣刀。立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周 和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的 端齿时，可轴向进给运动。
机械制造技术基础
第2章 金属切削原理与刀具
2.1 金属切削加工的基础知识 2.2 刀具结构和刀具材料 2.3 金属切削过程 2.4 切削力与切削功率 2.5 切削热与切削温度
第2章 金属切削原理与刀具
2.6 刀具磨损与刀具耐用度 2.7 切削用量和切削液 2.8 金属材料的切削加工性 2.9 高速切削及刀具
切削刃上的选定点相对工件的进给运动的瞬时速度称为进给 速度（vf），单位为mm/s。它与进给量之间的关系为
金属切削原理及刀具课件
刀具的磨损与破损
刀具磨损的形式与机理
刀具磨损的形式：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的机理：磨料磨损、热磨损、化学磨损、疲劳磨损
刀具磨损的影响因素：切削参数、切削材料、刀具材料、刀具结构
刀具磨损的预防措施：合理选择切削参数、选用合适的切削材料、选用高耐磨损的刀具材料、优 化刀具结构
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法：通过观察、测量和检验等方法对刀具磨损情况进行实时监测。
刀具磨损的控制策略：采用合理的切削参数、刀具材料和涂层技术等手段，有效控制刀具磨 损。
刀具磨损的预防措施：通过改进刀具设计、提高刀具制造质量和使用高性能刀具等方法，减 少刀具磨损的可能性。
刀具磨损的应对措施：一旦发现刀具磨损，应及时采取更换刀具、调整切削参数等措施，避 免影响加工质量和效率。
刀具的维护与保养 ：正确的使用和维 护刀具，可以延长 刀具的使用寿命， 提高加工效率。
刀具的几何参数与选择
刀具的几何参数：包括前角、后角、主偏角、副偏角等，这些参数对切削 力和切削热有重要影响。
刀具的选择：根据加工材料、加工要求、刀具材料和加工条件等因素选择 合适的刀具，以确保加工质量和效率。
刀具的刃磨：刃磨可以改变刀具的几何参数，从而调整切削力和切削热， 提高加工质量和效率。
刀具的基本知识
刀具的分类与用途
刀具的分类：根据刀具的结构可分为整体式、镶嵌式和特殊形式；根据刀具的使用范围可 分为车刀、铣刀、钻头、铰刀等。
刀具的用途：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是 机用的，但也有手用的，如刻刀、木工刨刀、木工铣刀等。
刀具的发展趋势：随着制造业的发展，刀具行业正朝着高效化、智能化、精细化方向发展。
金属切削基本原理机械制造技术基础幻灯片PPT
第Ⅱ变形区的影响。
)
➢剪 切 角 越 小 、 前 角 越
小，剪切变形量越大
φ
G
OH
γ0 相对滑移系数
Φ-0
φ
90-φ φ
7 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
特
点 在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑
与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
力力
种 类 及
◆ 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度
影 ◆ 残余压应力：
响
有利于提高零件疲劳强度
◆ 残余应力分布不均：
会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度
9 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
23
残 余 应 力
◆ 热塑变形效应：表层张应力，里层压应力
◆ 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性 恢复后表层得到压应力，里层为张应力
刀 具
➢前角增大，刀具容易切入工件，剪切角增大，切削力减小。 加工塑性大的材料时，增大前角则总切削力明显减小；而加工
几 脆性材料时，增大前角对减小总切削力的作用不显著。
何 ➢负倒棱提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒 角 棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值越大，切削 度 变形程度越大，所以切削力越大。
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面 之前，与前刀面只在一些突出 点接触，切屑与前刀面之间的 摩擦属于外摩擦。
lfi
lfo
切屑与前刀面的摩擦
8积 .屑
2.1.1 切屑的形成与切削变形
)
➢剪 切 角 越 小 、 前 角 越
小，剪切变形量越大
φ
G
OH
γ0 相对滑移系数
Φ-0
φ
90-φ φ
7 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
特
点 在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑
与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
力力
种 类 及
◆ 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度
影 ◆ 残余压应力：
响
有利于提高零件疲劳强度
◆ 残余应力分布不均：
会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度
9 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
23
残 余 应 力
◆ 热塑变形效应：表层张应力，里层压应力
◆ 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性 恢复后表层得到压应力，里层为张应力
刀 具
➢前角增大，刀具容易切入工件，剪切角增大，切削力减小。 加工塑性大的材料时，增大前角则总切削力明显减小；而加工
几 脆性材料时，增大前角对减小总切削力的作用不显著。
何 ➢负倒棱提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒 角 棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值越大，切削 度 变形程度越大，所以切削力越大。
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面 之前，与前刀面只在一些突出 点接触，切屑与前刀面之间的 摩擦属于外摩擦。
lfi
lfo
切屑与前刀面的摩擦
8积 .屑
2.1.1 切屑的形成与切削变形
金属切削原理的课件
(1)待加工表面 (2)已加工表面 (3)过渡表面
2020/9/30
工件上待切除 的表面。
工件上已加工 好的表面。
工件上切削刃正 在切削的表面。
2020/9/30
4.切削用量
(1)切削速度
2020/9/30
切削用量三要素 切削速度 进给量 背吃刀量。
切削速度 是单位时间内 刀具和工件在主运动方向 上的相对位移。 主运动为旋转运动（车削、 铣削）， VC为最大线速
具或工件每往复直线运动一次，两者沿进
给方向的相对位移量，单位为mm/str或
mm/单行程；
对于多齿的旋转刀具(如铣刀、
切齿刀)，常用每齿进给量 fz，单位为
mm/z或mm/齿。它与进给量f的关系为
f=zfz
进给速度为
vf=fn=zfzn
2020/9/30
(3)背吃刀量ap
背吃刀量是指在基面上 垂直于进给运动方向测 量的切削层最大尺寸, 工件上待加工表面与已 加工表面之间的垂直距 离，外圆车削:
2020/9/30
1)刀具静止参考系
刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制 造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参 考系。 在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。
静止参考系中最常用的是正交平面参考系。
2020/9/30
正交平面参考系
①基面pr
②切削平面ps
③正交平面po
通过切削刃上选定 点，同时与基面和切削 平面垂直的平面。
度，VC =πdwn/1000
主运动为往复直线运动 （刨削、插削）， VC为 平均速度，VC =2Lnr/ 件在进给
运动方向上相对位移。
当主运动是回转运动时，进给量指工
教学课件第二章金属切削原理机械制造技术A
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
热的主要来源。 ➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面的
切削部位三个变形区
切屑底层，切屑排出时受前刀
面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗糙度 、加工硬化和残余应力）的主要原因。
2.1 金属切削过程概述
针状切屑
② r0 不能太大，因有冲击
2.4 切屑变形的度量
γo
φ
ac
l
变形系数： l a0
lc ac
tg coso sino
2.4 切屑变形的度量
相对滑移系数： S
y
相对滑移系数
S y ct g t( g0 ) s
co 0 s ic no s 0 )
A
B
r0
S
tg coso sino
切削方程式
主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，即Fr 与Fs的夹角应为45°，故有
0
4
作用角
4
（
0）
4
（1）当前角 0 增大时， 角随之增大，变形减小。
（2）当摩擦角 增大时， 角随之减小，变形增大。
2.6 切屑变形的变化规律
工件材料的影响
图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响
2.6 切屑变形的变化规律
Ac ac aw • 剪切面的截面积As
As
Ac
sin
剪切力：Fs
As
Ac
s in
总切削力： F rco F s s (0)F ss F irc c no o A c s s ((0 0 ))
F zF rcos(0)
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
工艺系统刚性差—大主偏角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理一、教学内容本节课我们将学习《机械制造技术》教材第二章的内容——金属切削基本原理。
具体包括：金属切削的基本概念、切削运动与切削要素、刀具材料及刀具角度、切削力与切削温度、切削液的作用及选用。
二、教学目标1. 理解并掌握金属切削的基本概念、切削运动及切削要素；2. 掌握刀具材料、刀具角度对切削过程的影响；3. 了解切削力、切削温度的产生及变化规律，掌握切削液的选用原则。
三、教学难点与重点教学难点：切削力与切削温度的计算及影响因素、刀具角度的选取。
教学重点：金属切削基本概念、切削运动与切削要素、刀具材料及刀具角度、切削液的选用。
四、教具与学具准备1. 教具：金属切削演示模型、刀具实物、切削液样品；2. 学具：教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示金属切削加工的实际场景，引导学生思考切削加工中的基本问题；2. 理论讲解：a. 金属切削的基本概念；b. 切削运动与切削要素；c. 刀具材料及刀具角度；d. 切削力与切削温度；e. 切削液的作用及选用；3. 例题讲解：通过具体例题，讲解切削力与切削温度的计算方法，以及刀具角度的选取原则；4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识；六、板书设计1. 金属切削基本概念；2. 切削运动与切削要素；3. 刀具材料及刀具角度；4. 切削力与切削温度；5. 切削液的选用。
七、作业设计1. 作业题目：a. 解释金属切削的基本概念；b. 列出切削运动及切削要素；c. 分析刀具材料、刀具角度对切削过程的影响；d. 计算给定条件下的切削力与切削温度；e. 论述切削液的选用原则。
2. 答案：a. 略；b. 略；c. 略；d. 略；e. 略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对金属切削基本原理的理解程度，以及切削力与切削温度的计算掌握情况；2. 拓展延伸：引导学生了解金属切削技术的发展趋势，如高速切削、绿色切削等。
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第二章
金属切削过程
本章要点
变形区的划分 积屑瘤 切屑的形态 切屑变形的度量 前刀面的摩擦及其对 切屑的影响 切屑变形的变形规律
2.1 金属切削过程概述
切屑的形成
45° M
A
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
切削层
M
BO
O F
b）偏挤压
c）切削
刀具
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
0
Fr
Ff
Fn
• 切削层的截面积Ac
Ac acaw • 剪切面的截面积As
As
Ac
sin
剪切力：Fs
As
Ac
sin
总切削力： F rco F s s (0)F ss F irc c no o A c s s ( (0 0 ))
F zF rcos(0)
FyFrsin (0)
Fy Fz
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
热的主要来源。 ➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面的
切削部位三个变形区
切屑底层，切屑排出时受前刀
面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗糙度 、加工硬化和残余应力）的主要原因。
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的利弊
粗加工时：保护刀具、增大前角。（利）
精加工时：严重影响加工表面的尺寸精度和 粗糙度。（弊）
2.2 积屑瘤
积屑瘤的控制 ：（切削速度影响积屑瘤的主要
因素）
1）控制切削速度； 2）塑性材料的热处理； 3）增大前角、减小进给量； 4）采用切削液。
2.3 切屑的形态
2.3 切屑的形态
γo
积屑瘤对前角和切削厚度的影响
Δac
2.2 积屑瘤
积屑瘤的作用
1) 积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具 进行切削，能保护刀具，减少了刀具的磨损。
2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，刀具变 锋利，切屑变形和切削力减小。
3) 积屑瘤的顶端从刀尖伸向工件内层，将影响 工件的尺寸精度。
4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和 表面粗糙度。碎片的脱落与再生，造成切削力 的波动，引起振动，而且加剧刀具的磨损。
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
2.3 切屑的形态
切屑形态控制：
①塑性金属：
r0 v ac
带状
节状
r0 v ac
②脆性金属：
粒状
① v ac
S
tg coso sino
y
剪切变形示意图
ε γ0 o=1155°
2.4 切屑变形的度量
γo=10°
γo=20°
γo=45° γo=60°
ξ
2 2sino 1 coso
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
作用在切屑上的力
V
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
Fns Fz
Fs
Fy
第Ⅲ变形区
Δh
2.1 金属切削过程概述
图2-4 金属切削过程示意图
动画
刀具
工
件
切削变形过程示意图
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的产生
◆ 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 ◆ 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化
滞留—粘接—长大
切屑
积屑瘤
刀具
积屑瘤
2.2 积屑瘤
oe
tg(
0)
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
切削方程式
主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，即Fr 与Fs的夹角应为45°，故有
0
4
作用角
4
（
0）
4
（1）当前角 0 增大时， 角随之增大，变形减小。
（2）当摩擦角 增大时， 角随之减小，变形增大。
2.6 切屑变形的变化规律
工件材料的影响
图2-9 切屑类型 a)带状切屑 b) 节状切屑 c)粒状切屑 d)崩碎切屑
切屑类型
2.3 切屑的形态
图 切屑形态照片
2.3 切屑的形态
总结：切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 节状，底面光滑有裂 ，背面呈毛茸状 纹，背面呈锯齿状
粒状
针状切屑
② r0 不能太大，因有冲击
2.4 切屑变形的度量
γo
φ
ac
l
变形系数： l a0
lc ac
tg coso sino
2.4 切屑变形的度量
相对滑移系数： S
y
相对滑移系数
S y ct g t( g0 ) s
co 0 s ic no s 0 )(
A
B
r0
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滑移变形区
图2-2 切屑形成区域的滑移
2.1 金属切削过程概述
变形区的划分
➢ 第Ⅰ变形区：即滑移变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。切削力和切削
图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响
2.6 切屑变形的变化规律
刀具前角的影响
2.6 切屑变形的变化规律
切削速度的影响 积屑瘤
2.6 切屑变形的变化规律
切削厚度的影响
第二章总结:
概念：三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑 类型、直角自由切削、摩擦角、作用角
分析：积屑瘤的作用有哪些？ 切屑变形的控制方法？ 切屑变形的度量公式（变形系数和相
不规则块状颗粒
剪切滑移尚未达 局部剪切应力达到断 剪切应力完全达 未经塑性变Байду номын сангаас即
到断裂程度
裂强度
到断裂强度
被挤裂
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
加工塑性材料, 进一步降低切削 速度，增大进给 量，减小前角时
加工硬脆材料， 刀具前角较小
对滑移） 切削方程式及其意义 切屑变形的影响因素
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作业
1、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么？ 2、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。 3、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及
预防方法。
4、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么 样的关系？
5、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义， 并据此分析 和 对变形的影响。
0
金属切削过程
本章要点
变形区的划分 积屑瘤 切屑的形态 切屑变形的度量 前刀面的摩擦及其对 切屑的影响 切屑变形的变形规律
2.1 金属切削过程概述
切屑的形成
45° M
A
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
切削层
M
BO
O F
b）偏挤压
c）切削
刀具
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
0
Fr
Ff
Fn
• 切削层的截面积Ac
Ac acaw • 剪切面的截面积As
As
Ac
sin
剪切力：Fs
As
Ac
sin
总切削力： F rco F s s (0)F ss F irc c no o A c s s ( (0 0 ))
F zF rcos(0)
FyFrsin (0)
Fy Fz
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
热的主要来源。 ➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面的
切削部位三个变形区
切屑底层，切屑排出时受前刀
面挤压与摩擦。是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。是造成后刀面磨损、已加工表面的质量（表面粗糙度 、加工硬化和残余应力）的主要原因。
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的利弊
粗加工时：保护刀具、增大前角。（利）
精加工时：严重影响加工表面的尺寸精度和 粗糙度。（弊）
2.2 积屑瘤
积屑瘤的控制 ：（切削速度影响积屑瘤的主要
因素）
1）控制切削速度； 2）塑性材料的热处理； 3）增大前角、减小进给量； 4）采用切削液。
2.3 切屑的形态
2.3 切屑的形态
γo
积屑瘤对前角和切削厚度的影响
Δac
2.2 积屑瘤
积屑瘤的作用
1) 积屑瘤硬度很高，包围着切削刃，代替刀具 进行切削，能保护刀具，减少了刀具的磨损。
2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，刀具变 锋利，切屑变形和切削力减小。
3) 积屑瘤的顶端从刀尖伸向工件内层，将影响 工件的尺寸精度。
4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和 表面粗糙度。碎片的脱落与再生，造成切削力 的波动，引起振动，而且加剧刀具的磨损。
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
2.3 切屑的形态
切屑形态控制：
①塑性金属：
r0 v ac
带状
节状
r0 v ac
②脆性金属：
粒状
① v ac
S
tg coso sino
y
剪切变形示意图
ε γ0 o=1155°
2.4 切屑变形的度量
γo=10°
γo=20°
γo=45° γo=60°
ξ
2 2sino 1 coso
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
作用在切屑上的力
V
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
Fns Fz
Fs
Fy
第Ⅲ变形区
Δh
2.1 金属切削过程概述
图2-4 金属切削过程示意图
动画
刀具
工
件
切削变形过程示意图
2.1 金属切削过程概述
2.2 积屑瘤
积屑瘤的产生
◆ 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接 ◆ 粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化
滞留—粘接—长大
切屑
积屑瘤
刀具
积屑瘤
2.2 积屑瘤
oe
tg(
0)
2.5 前刀面的磨擦及其对切屑变形的影响
切削方程式
主应力方向与最大剪应力方向的夹角应为45°，即Fr 与Fs的夹角应为45°，故有
0
4
作用角
4
（
0）
4
（1）当前角 0 增大时， 角随之增大，变形减小。
（2）当摩擦角 增大时， 角随之减小，变形增大。
2.6 切屑变形的变化规律
工件材料的影响
图2-9 切屑类型 a)带状切屑 b) 节状切屑 c)粒状切屑 d)崩碎切屑
切屑类型
2.3 切屑的形态
图 切屑形态照片
2.3 切屑的形态
总结：切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 节状，底面光滑有裂 ，背面呈毛茸状 纹，背面呈锯齿状
粒状
针状切屑
② r0 不能太大，因有冲击
2.4 切屑变形的度量
γo
φ
ac
l
变形系数： l a0
lc ac
tg coso sino
2.4 切屑变形的度量
相对滑移系数： S
y
相对滑移系数
S y ct g t( g0 ) s
co 0 s ic no s 0 )(
A
B
r0
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
滑移变形区
图2-2 切屑形成区域的滑移
2.1 金属切削过程概述
变形区的划分
➢ 第Ⅰ变形区：即滑移变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。切削力和切削
图2-19 工件材料强度对切屑变形的影响
2.6 切屑变形的变化规律
刀具前角的影响
2.6 切屑变形的变化规律
切削速度的影响 积屑瘤
2.6 切屑变形的变化规律
切削厚度的影响
第二章总结:
概念：三个变形区、剪切角、积屑瘤、切屑 类型、直角自由切削、摩擦角、作用角
分析：积屑瘤的作用有哪些？ 切屑变形的控制方法？ 切屑变形的度量公式（变形系数和相
不规则块状颗粒
剪切滑移尚未达 局部剪切应力达到断 剪切应力完全达 未经塑性变Байду номын сангаас即
到断裂程度
裂强度
到断裂强度
被挤裂
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
加工塑性材料, 进一步降低切削 速度，增大进给 量，减小前角时
加工硬脆材料， 刀具前角较小
对滑移） 切削方程式及其意义 切屑变形的影响因素
Thank you for your listening!
作业
1、什么是剪切角？其大小与变形关系是什么？ 2、叙述三个变形区的概念及其所产生的影响。 3、叙述积屑瘤的产生过程，积屑瘤的作用及
预防方法。
4、变形系数的定义是什么？与剪切角有什么 样的关系？
5、说明切削方程式的定义，摩擦角的定义， 并据此分析 和 对变形的影响。
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