炮塔銑床、數(shù)控銑床、加工中心對(duì)塑性金屬進(jìn)行切削時(shí),切屑的形成過(guò)程就是切削層金屬的變形過(guò)程。根據(jù)切削過(guò)程中整個(gè)切削區(qū)域金屬材料的變形特點(diǎn),可將刀具切削刃附近的切削層劃分為三個(gè)變形區(qū)。
1、第Ⅰ變形區(qū),其變形的主要特征是金屬晶格間出現(xiàn)剪切滑移以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。
2、第Ⅱ變形區(qū),其特征是晶粒剪切滑移劇烈呈纖維化,離前刀面越近,纖維化現(xiàn)象越明顯。
3、第Ⅲ變形區(qū),第Ⅲ變形區(qū)是刀具與工件已加工表面間的摩擦區(qū),已加工表面受到刀具切削刃鈍圓部分及后刀面的擠壓和摩擦, 使切削層金屬發(fā)生變形。
這三個(gè)變形區(qū)匯集在刀具切削刃附近,相互關(guān)聯(lián)相互影響,成為切削變形區(qū)。切削過(guò)程中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象均與這三個(gè)區(qū)域的變形有關(guān)。
炮塔銑床、數(shù)控銑床、加工中心在金屬切削過(guò)程中,刀具切除工件上的多余金屬層,被切離工件的金屬稱為切屑。由于工件材料及切削條件不同,會(huì)產(chǎn)生不同類型的切屑。常見(jiàn)的切屑有四種類型,即帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑和崩碎切屑。
1、帶狀切屑,加工塑性金屬材料,通常切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)得到帶狀切屑。形成這種切屑時(shí),切削過(guò)程平穩(wěn),已加工表面的表面粗糙度值較小,需采取斷屑措施,可通過(guò)減小前角、加寬負(fù)倒棱、降低切削速度等措施促進(jìn)卷屑,在前刀面上磨斷屑槽也可促進(jìn)斷屑。
2、擠裂切屑,擠裂切屑變形程度比帶狀切屑大。這種切屑是在加工塑性金屬材料,切削厚度較大、切削速度較低、刀具前角較小時(shí)得到的。此時(shí)切削過(guò)程中產(chǎn)生一定的振動(dòng),已加工表面較粗糙。
3、單元切屑,又稱為粒狀切屑,加工塑性較差的金屬材料時(shí),在擠裂切屑基礎(chǔ)上將切削厚度進(jìn)一步增大,切削速度和前角進(jìn)一步減小,使剪切裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展而斷裂成梯形的單元切屑。
以上三種切屑只有在加工塑性材料時(shí)才可能得到。在生產(chǎn)中最常見(jiàn)的是帶狀切屑,有時(shí)得到擠裂切屑,單元切屑則很少見(jiàn)。
4、崩碎切屑,切削鑄鐵等脆性金屬材料時(shí),由于材料的塑性差、抗拉強(qiáng)度低,切削層往往未經(jīng)塑性變形就產(chǎn)生了脆性崩裂,行程不規(guī)則的崩碎切屑。此時(shí),切削力波動(dòng)很大,有沖擊載荷,已加工表面凹凸不平。
1、積屑瘤的形成
在一定切削速度范圍內(nèi),加工鋼材、有色金屬等塑性材料時(shí),在切削刃附近的前刀面上粘附著一塊金屬硬塊,它包圍著切削刃且覆蓋著部分前刀面,這塊剖面呈三角狀的金屬硬塊稱為積屑瘤。形成積屑瘤的條件主要取決于切削溫度,例如切削中碳鋼的切削溫度在300~380℃時(shí),易產(chǎn)生積屑瘤。
2、積屑瘤對(duì)切削的影響
①對(duì)切削力的影響,積屑瘤粘結(jié)在前刀面上,增大了刀具的實(shí)際前角,可使切削力減小。但由于積屑瘤不穩(wěn)定,導(dǎo)致了切削力的波動(dòng)。
②對(duì)已加工表面粗糙度的影響,積屑瘤不穩(wěn)定,易破裂,其碎片隨機(jī)性地散落,可能會(huì)留在已加工表面上。另外,積屑瘤形成的刃口不光滑,使已加工表面變得粗糙。
③對(duì)刀具壽命的影響,積屑瘤相對(duì)穩(wěn)定時(shí),可代替切削刃切削,減小了切屑與前刀面的接觸面積,延長(zhǎng)了刀具壽命;積屑瘤不穩(wěn)定時(shí),破裂部分有可能引起硬質(zhì)合金刀具的剝落,反而降低了刀具壽命。
顯然,積屑瘤有利有弊。粗加工時(shí),對(duì)精度和表面粗糙度要求不高,如果積屑瘤能穩(wěn)定生長(zhǎng),則可以代替刀具進(jìn)行切削,保護(hù)刀具,同時(shí)減少切削變形;精加工時(shí),則應(yīng)避免積屑瘤的出現(xiàn)。
3、減少或避免積屑瘤的措施
①避免采用易產(chǎn)生積屑瘤的速度進(jìn)行切削,即宜采用低速或高速切削,因低速切削加工效率低,故多采用高速切削。
②采用大前角刀具切削,以減少刀具前刀面與切屑接觸的壓力。
③適當(dāng)提高工件材料的硬度,減小加工硬化傾向。
④使用潤(rùn)滑性能好的切削液,減小前刀面的表面粗糙度值,降低刀具與切屑接觸面的摩擦因數(shù)。
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