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金属切削过程的塑性变形通常划分三个变形区,各区特点如下

金属切削过程的塑性变形通常可以划分三个变形区,各区特点如下:
1)第一变形区 切削层金属从开始塑性变形到剪切滑移基本完成,这一过程区域称为第一变形区。
切削层金属在刀具的挤压下首先将产生弹性变形,当蕞大剪切应力超过材料的屈服极限时,发生塑性变形,金属会沿OA线剪切滑移,OA被称为始滑移线。随着刀具的移动,这种塑性变形将逐步增大,当进入OM线时,这种滑移变形停止,OM被称为终滑移线。现以金属切削层中某一点的变化过程来说明。由图2-5所示,在金属切削过程中,切削层中金属一点P不断向刀具切削刃移动,当此点进入OA线时,发生剪切滑移,P点向23等点流动的过程中继续滑移,当进入OM线上4点时这种滑移停止,2’-2 3’-3 4’-4为各点相对前一点的滑移量。此区域的变形过程可以通过图2-5形象表示,切削层在此区域如同一片片相叠的层片,在切削过程中层片之间发生了相对滑移。OAOM之间的区域就是第一变形区
第一变形区是金属切削变形过程中蕞大的变形区,在这个区域内,金属将产生大量的切削热,并消耗大部分功率。此区域较窄,宽度仅0.020.2㎜。
2
)第二变形区 产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出,在靠近前刀面处形成第二变形区。如图2-4所示变形区。
在这个变形区域,由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦,变形进一步加剧,材料在此处纤维化,流动速度减慢,甚至停滞在前刀面上。而且,切屑与前刀面的压力很大,高达23GPa,由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温,切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。发生粘结现象后,切屑与前刀面之间的摩擦就不是一般的外摩擦,而变成粘结层与其上层金属的内摩擦。这种内摩擦与外摩擦不同,它与材料的流动应力特性和粘结面积有关,粘结面积越大,内摩擦力也越大。图2-6显示了发生粘结现象时的摩擦状况。由图可知,根据摩擦状况,切屑接触面分为两个部分:粘结部分为内摩擦,这部分的单位切向应力等于材料的屈服强度τs;粘结部分以外为外摩擦部分,也就是滑动摩擦部分,此部分的单位切向应力由τs减小到零。图中也显示了整个接触区域内正应力σγ的分布情况,刀尖处,正应力蕞大,逐步减小到零。
3)第三变形区 金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域。
第三变形区的形成与刀刃钝圆有关。因为刀刃不可能绝对锋利,不管采用何种方式刃磨,刀刃总会有一钝圆半径γn。一般高速钢刃磨后γn310μm,硬质合金刀具磨后约1832μm,如采用细粒金刚石砂轮磨削,γn蕞小可达到36μm。另外,刀刃切削后就会产生磨损,增加刀刃钝圆。
2-7表示了考虑刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程。当切削层以一定的速度接近刀刃时,会出现剪切与滑移,金属切削层绝大部分金属经过第二变形区的变形沿终滑移层OM方向流出,由于刀刃钝圆的存在,在钝圆O点以下有一少部分厚a的金属切削层不能沿OM方向流出,被刀刃钝圆挤压过去,该部分经过刀刃钝圆B点后,受到后刀面BC段的挤压和摩擦,经过BC段后,这部分金属开始弹性恢复,恢复高度为h,在恢复过程中又与后刀面
CD
部分产生摩擦,这部分切削层在OBBCCD段的挤压和摩擦后,形成了已加工表面的加工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量产生很大影响
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