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金属切削过程有什么特征(切屑的形成过程经历了哪几个阶段?各阶段有何特点)

时间:2025-01-12 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 金属切削类电动工具

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。OA与OM之间的区域就是第一变形区Ⅰ。

金属切削存在哪些普遍性的规律

金属切削存在刀具磨损、刀具耐用度与刀具寿命普遍性的规律。

1、刀具磨损:在切削过程中逐渐磨损, 随着磨损量的增大, 会引起切削力增大, 切削温度上升,切屑颜色改变, 噪声增大, 工件表面质量下降等现象, 对切削十分不利, 因此有必要研究其产生原因及变化规律。

2、刀具耐用度与刀具寿命:刀具耐用度:刃磨后的刀具从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的纯切削时间的总和,以“T”表示,单位为min。刀具寿命:指一把新刀从投入切削直到报废为止的总的切削时间,以“t”表示,单位为min。

金属切削:

金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时,都要利用金属切削原理的研究成果,使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。

通常,切屑的厚度比切削厚度大,而切屑的长度比切削长度短,这种现象就叫切屑变形。金属被刀具前面所挤压而产生的剪切变形是金属切削过程的特征。由于工件材料刀具和切削条件不同,切屑的变形程度也不同,因此可以得到各种类型的切屑。

切屑的形成过程经历了哪几个阶段?各阶段有何特点

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。

高碳钢的切削特点

《金属学与热处理》
钢的含碳量对切削加工性能有一定的影响。低碳钢中的铁素体较多,塑性韧性好,切削加工时产生的切削热较大,容易粘刀,而且切屑不易折断,影响表面粗糙度,因此切削加工性能不好。高碳钢中渗碳体多,硬度较高,严重磨损刀具,切削性能也差。中碳钢中的铁素体与渗碳体的比例适当,硬度和塑性也比较适中,其切削加工性能较好。一般认为,钢的硬度大致为240HB 时切削加工性能较好。
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《金属切削原理与刀具》

钻削的工艺特点
钻削属于内表面加工,钻头的切削部分始终处于一种半封闭状态,切屑难以排出,而加工产生的热量又不能及时散发,导致切削区温度很高。浇注切削液虽然可以使切削条件有所改善,但由于切削区是在内部,切削液最先接触的是正在排出的热切屑,待其到达切削区时,温度已显著升高,冷却作用已不明显。钻头的直径尺寸受被加工工件的孔径所限制,为了便于排屑,一般在其上面开出两条较宽的螺旋槽,因此导致钻头本身的强度及刚度都比较差,而横刃的存在,使钻头定心性差,易引偏,孔径容易扩大,且加工后的表面质量差,生产效率低。因此,在钻削加工中,冷却、排屑和导向定心是三大突出而又必须重视的问题。尤其在深孔加工中,这些问题更为突出。
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综上所述高碳钢钻削的特点是:硬度过高,严重磨损刀具,钻削工艺性能很差,应选用较高硬度的道具以抗磨,同时最好对工件进行退火处理后再钻,另外对钻头进行修磨,对于麻花钻修磨前刀面。这种修磨是改变前角的大小和前刀面形式,以适应不同材料的加工。加工硬脆材料时,为保证切削刃的强度,可将靠近外缘处的前刀面磨平一些以减小前角,具体方法最好请教老师傅,呵呵
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PS:这里的规矩是问专业的问题,是不是该多给点分,呵呵 :-)

什么是金属切削加工?

金属切削加工就是利用切削刀具从毛坯上切除多余的金属,以获得要求的形状、尺寸和表面精度零件的加工方法。
铸造、锻压和焊接等工艺方法,通常只能用来制造毛坯和较粗糙的零件。凡是要求精度较高的零件,一般来说都需要进行切削加工。因此,切削加工在机械制造业中占有重要的地位。金属切削加工虽然有各种不同的形式,如车、刨、铣、磨以及齿轮加工等但是也存在共同的现象和规律,即从毛坯上切削去多余的金属。掌握这些现象和规律对正确地进行切削加工,对保证零件的加工质量,提高生产率和降低成本,都有着重要的意义。
金属切削工艺包括有车、刨、钻、铣等不同的类型,但是概括地看,任何使用刀具从坯件或半成品上去除一定厚度的金属层,而得到在形状上及表面粗糙度上达到要求的加工工艺都是切削加工。当工件与刀具接触,切削层金属经过弹性变形、滑移和切离等阶段而变为切屑的这一过程为金属切削。
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