OA与OM之间的区域就是第一变形区Ⅰ。生产加工时,切削液处于流动状态,可将切削区域及机床上的细碎切屑冲走。将防锈剂加入到切削液中,使金属表面形成一层保护膜,可防止工件及刀具出现生锈现象。在实际生产中,高速钢、硬质合金是使用最为广泛的。金刚石是目前最硬的刀具材料,不仅能够完成有色金属的加工,而且善用于非金属材料的高速精加工。立方氮化硼,一种硬度和耐磨性仅次于金刚石的刀具材料。
切屑的形成过程有哪三个?
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,当最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2、3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。OA与OM之间的区域就是第一变形区Ⅰ。
第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区,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0.02~0.2㎜。
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Ⅱ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2~3GPa,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,正应力最大,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γn为3~10μm,硬质合金刀具磨后约18~32μm,如采用细粒金刚石砂轮磨削,γn最小可达到3~6μm。另外,刀刃切削后就会产生磨损,增加刀刃钝圆。
图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OB,BC,CD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。
金属切削加工过程控制方式有哪些?
通过大量的生产实践证明,在金属切削加工中某些因素是可以控制和影响材料的表面质量的。这些因素主要包括:切削力、切削液及刀具材料。在金属切削加工过程中,如果对这些因素进行合理的选择以及对金属切削过程进行正确的控制,不仅能高效率地得到优质的产品,而且还能得到更好的收益。切削力对金属切削加工的影响
2.1.工件材料对切削力的影响
切削力是由材料的剪切屈服强度、塑性变形等因素来影响的。材料的剪切屈服强度与切削力成正相关关系,即材料的剪切屈服强度越高,切削力越大。切削力还受到材料塑性、韧性的影响,材料塑性、韧性越好,切削力越大。
2.2.刀具几何角度对切削力的影响
从刀具几何角度分析,切削力主要受前角、主偏角和刃倾角变化的影响。当前角减小时,切削变形增大,切削力加强。但是还需注意,前角对切削力的影响与材料有关。切削力的作用方向主要受主偏角影响,与此同时,主偏角对主切削力、进给力和背向力都有一定影响。刃倾角对主切削力影响不大,但在一定范围内增大刃倾角使进给力增加、背向力减小。
切削液对金属切削加工的影响
3.1.切削液的作用
在金属切削加工过程中,切削液对切削加工有重要作用。主要分为四点:第一,冷却作用。切削液常常以液体形式存在于切削区,它不仅能够降低切削温度,起到冷却作用,还能够减小工件与刀具的热变形。第二,润滑作用。切削液在工件与刀具、切屑之间形成一层油膜,减少它们之间的摩擦,起到润滑作用。第三,排屑与清洗作用。生产加工时,切削液处于流动状态,可将切削区域及机床上的细碎切屑冲走。第四,防锈作用。将防锈剂加入到切削液中,使金属表面形成一层保护膜,可防止工件及刀具出现生锈现象。
3.2.切削液的种类
切削液主要分为三类。第一类,非水溶性切削液,主要对工件、刀具等有润滑作用。第二类,水溶性切削液,主要用于工件、刀具等的冷却和清洗。第三类,表面活性剂,这种物质既溶于水也溶于油,而且将水和油连接在一起,故其有乳化作用。
3.3.切削液的选择
切削液的选择常根据工件材料、加工方法以及刀具材料等具体情况而选择。
(1)根据工件材料选择。切削加工塑性材料时需用切削液,脆性材料则不需要。
(2)根据加工方法选择。如果对材料进行磨削加工,选择具有冷却、清洗排泄及防锈功能的切削液。如果对材料进行半封闭或封闭加工,可以考虑极压切削油和极压乳化液。
刀具材料对金属切削加工的影响
4.1.刀具材料的性能
通过考虑金属切削加工中的实际因素,刀具材料应具有高硬度、高强度、以及良好的耐磨性、耐热性和导热性。硬度高的刀具材料才能完成切削加工任务,足够的强度才能保证切削加工不会产生危险,良好的耐热性才能保证在高温环境下进行加工工作。只有这样,才能保证加工安全、高效率的运行。
4.2.刀具材料的种类
刀具材料的种类一般是按照材料的物理化学性能区分。在实际生产中,高速钢、硬质合金是使用最为广泛的。耐热性较差的碳素、合金工具钢因其抗弯强度较高,主要用于中、低速切割。高速钢按用途又可分类,通常分为两类:第一类,通用型高速钢;第二类,高性能高速钢。良好的工艺性是通用型高速钢的显著特色,而高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上加入微量元素,故高性能高速钢的耐磨性、耐热性显著提高。陶瓷材料的主要成分是氧化铝,是经压制成型后烧结而成。其具备稳定的化学性能,故适用于较高的切削速度。金刚石是目前最硬的刀具材料,不仅能够完成有色金属的加工,而且善用于非金属材料的高速精加工。立方氮化硼,一种硬度和耐磨性仅次于金刚石的刀具材料。适用于冷硬铸铁和一些很难加工材料的加工。
金属切削加工中控制表面质量的方法
5.1.合理选择刀具材料
刀具材料的选择一般根据加工材料和具体的加工情况而定。在金属切削加工过程中,对有色金属及非金属材料进行高速精加工时,一般采用金刚刀。利用的是金刚刀硬度高,耐磨性好,摩擦系数小的性能。对碳钢、合金钢进行高速精加工时,可以采用涂层硬质合金、或者立方氮化硼刀具材料,利用的是硬度高,耐磨性好,特别是其化学稳定性好的性能。
5.2.合理选择切削液
为了减少切屑、刀具与工件间的摩擦,可通过选择合理的切削液来实现。切削液的科学应用,可避免粘结现象,改善已加工表面质量。但是其使用效果,还需综合考虑与刀具材料、工件材料、加工方法等因素。
简述金属切削加工的特点
金属切削是现代机械加工的一样基本工艺,简单来说是用刀具从工件上切除多余材料,从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。常用的设备数控铣床,加工中心等。金属切削的特点有:
1.加工形式多样:车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹都属于金属切削的范畴,有着共同的现象和规律。
2.在切削力的作用下,会产生很大的切削热,金属切削过程中必不可少切削液。
3.金属切削需要刀具的参与。
简单总结这些吧,还有哪方面的疑问欢迎追问,如果解决了您的疑问欢迎采纳哈
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