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金属切削的四大规律(影响切削力有哪些因素?各因素对切削力影响规律如何)

时间:2025-01-08 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 金属切削类电动工具

积屑瘤长到一定高度后,切屑与前刀面接触条件和受力情况发生变化,就会停止继续生长。,为抑制积屑瘤产生,可将材料进行正火或调质处理,以提高硬度,降低塑性。当此层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身分子间结合力时,切屑底层的一部分新鲜金属会粘结在刀刃附近,形成一个硬块,称为积屑瘤。因此,粗加工可利用积屑瘤保护刀尖;精加工时应避免产生,保证加工质量。

金属切削加工的特点

工件与刀具之间要有相对运动,即切削运动;刀具材料必须具备一定的切削性能;刀具必须具有适当的几何参数,即切削角度等。金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工的,其主要方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。

其形式虽然多种多样,但它们有很方面都有着共同的现象和规律,这些现象和规律是学习各种切削加工方法的共同基础。


切削温度

切削过程中切削区各处的温度是不同的,形成一个温度场切屑和工件的温度分布,这个温度场影响切屑变形、积屑瘤的大小、加工表面质量、加工精度和刀具的磨损等,还影响切削速度的提高。

一般说来,切削区的金属经过剪切变形以后成为切屑,随之又进一步与刀具前面发生剧烈摩擦,所以温度场中温度分布的最高点不是在正压力最大的刃口处,而是在前面上距刃口一段距离的地方。切削区的温度分布情况,须用人工热电偶法或红外测温法等测出。用自然热电偶法测出的温度仅是切削区的平均温度。

切削变形的变化规律,积屑瘤对变形有什么影响

积屑瘤
中等或较低切削速度下切削塑性金属时,常常会发现一小块很硬金属粘附靠近切削刃口前刀面上,并代表前刀面切削刃进行切削,这就是积屑瘤
(1)积屑瘤产生原因
切削时,前刀面与切屑间压力很大,切削温度也很高,故切屑底层形成了滞流层。一定压力和温度下,底层滞流层就会与切屑分离并粘结(冷焊)前刀面上,形成第一层积屑瘤。切屑不断连续流出,新滞流层又粘接冷焊层上。如此依次层层堆积,积屑瘤就不断长大。积屑瘤长到一定高度后,切屑与前刀面接触条件和受力情况发生变化,就会停止继续生长。当切削过程中出现冲击、振动或切削力发生变化时,积屑瘤就会局部破裂整体脱落。
(2)积屑瘤对切削过程影响:积屑瘤对切削过程影响既有有利,也有不利。有利是:
1)积屑瘤硬度很高(一般为被加工材料2~3倍),当它覆盖切削刃上时,可代替切削刃进行切削,对切削刃有一定保护作用。
2)积屑瘤使刀具实际前角增大可使切削力减小。
积屑瘤对切削过程不利影响是:
1)积屑瘤前端伸出切削刃之外,使切削层公称度增大(增大值为△hd),积屑瘤产生、成长和脱落是有一定周期性,△hd是变化,故可能引起振动。
2)积屑瘤破碎时,除一部分脱落碎片被切屑带走外,一部分会流入刀具-工件接触区,对工件表面形成“犁沟”使加工表面变粗糙。碎片还可能嵌入工件表面造成硬质点,加速刀具磨损。
(3)抑制或避免积屑瘤措施
1)加工时控制切削速度,尽量使用很低或很高切削速度,避免产生积屑瘤速度范围。
2)工件材料塑性越好,切削时塑性变形越大,则越容易生成积屑瘤。,为抑制积屑瘤产生,可将材料进行正火或调质处理,以提高硬度,降低塑性。
3)增大刀具前角、减小进给量、提高刀具表面刃磨质量、选用润滑性能良好切削液等,也都可以减小或抑制积屑瘤产生与发展。
切屑形态
切削过程中,工件材料、刀具几何角度、切削用量等不同,切屑变形程度同,所产生切屑类型也就不同,常见切屑类型主要有以下四种
带状切屑(写屑延绵较长,呈带状,与刀具前刀面接触底层光滑无裂纹,外表面为毛茸状。加工塑性金属时,若切削厚度较小,切削速度较高,刀具前角较大时,一般到这类切屑。它切削过程较为平稳,切削力波动不大,工件已加工表面粗糙度较低,但加工中应致意断屑。
(2)
挤裂切屑(图1-6b)切屑外形仍然呈连绵不断状,其变形程度比带状切屑大,切屑底层有局部裂纹,外表呈锯齿状。它一般是切削速度较低,刀具前角较小,切削厚度较
,加工中等硬度塑性金属时产生。形成挤裂切屑时,切削力有波动,工件表面粗糙度较高。
(3)
单元切屑(图16c)挤裂切屑剪切面上,剪应力超过了金属强度极限时,则裂纹就会贯穿切屑厚度,形成梯形单元切屑。这种切屑大多发生刀具前角小,切削速度低,交工塑性较差材料时。加工过程中它切削力波动更大,工件表面质量更差。
(4)
崩碎切屑(1-6d)切削脆性金属时,材料塑性较差,抗拉强度低,切削层材料往往为经塑性变形就产生脆性崩裂,形成不规则碎块状崩碎切屑。这时切削力波动很大,集中切削刃上,易损坏刀具,同时工件表面粗糙度也更高,,生产中应该力求避免,其办法是减小切削厚度,使切屑成针状和片状,同时适当提高切削速度,以增加工件材料塑性。

影响切削力有哪些因素?各因素对切削力影响规律如何

影响切削力的主要因素有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、切削液和刀具材料。
工件材料的影响:工件材料强度、硬度越高,切削力越大。
切削用量的影响:背吃刀量ap影响最大,几乎成正比;f次之,v最小。
刀具几何参数的影响:前角增大,切削力减小;主偏角变化,影响Fp和Ff比例。
刀具磨损增加会使切削力增大。
润滑性能好的切削液可减小切削力。







切削力的来源
1、克服被加工材料对弹性变形的抗力;
2、克服被加工材料对塑性变形的抗力;
3、克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。
上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr(国标为F)。为了实际应用,Fr可分解为相互垂直的Fx(国标为Ff)、Fy(国标为Fp)和Fz(国标为Fc)三个分力。

刀具前角 切削速度对切削变形的影响规律?

前角的大小直接影响切屑的变形,前角比较小的时候,被切削金属变形比较大,切削力大,如果前角增大,被切削金属变形减少,可以使切削力有所下降, 刀具前角一般取-5°~25° ,另外前角增大,产生的切削热也会相应减少,例如使用高速钢车刀时,前角从10°增大到18°时,切削温度会减小15%。当以中等切削速度(5~60m/min)切削塑韧性金属材料时,由于切屑底面与前刀面得挤压和剧烈摩擦,会使切屑底层的流动速度低于其上层的流动速度。当此层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身分子间结合力时,切屑底层的一部分新鲜金属会粘结在刀刃附近,形成一个硬块,称为积屑瘤。积屑瘤可增大刀具实际的工作前角,使切削力减少,相应的变形减少,但积屑瘤会影响工件表面质量。因此,粗加工可利用积屑瘤保护刀尖;精加工时应避免产生,保证加工质量。可使用高速(100m/min以上)或低速(5m/min以下)切削,避免积屑瘤。

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