切屑形成的基本理论与屑形控制
加工HT200材料时,刀具前角和切削速度对切屑长度的影响如图7所示。当切削速度v >2.5m/s,刀具前角γ0<=30°时,由于切削温度较高,切屑呈暗红色被“挤”出,虽然可得到硬度较高的连续形切屑(类似钢屑),但在此切削条件下切削力太大,切削温度过高,不适用于实际生产。选取较大的刀具前角虽可减小切屑变形,但在较高切削速度下,因切屑与前刀面接触长度减小,使切屑长度也缩短。此外,前角过大可能引起“自动切入”现象。在实际加工中,刀具前角取值一般在=10°-25°之间为宜。
图5 车刀几何参数示意图
图6 脆性金用切削过程示意图
1:v=0.484m/s 2:v=1.545m/s 3:v=2.547m/s
试件材料:HT200,ac=0.1414mm,aw=5.66mm
图7 刀具前角和切削速度对切屑长度的影响
图8 织构现象形成的切屑横截面形状
4 切屑形成过程中的声响与织构现象
在金属切削过程中,如将机床、电机等发出的其它噪声排除在外,在塑性金属切屑的形成过程中可听到“咯吱、咯吱”的声响;在脆性金属切屑的形成过程中则可听到“咯酥、咯酥”的声响。根据金属学原理可知,点阵过渡到新的位置几乎是瞬时完成的,因此发出的声响并不是单纯的平直音。金属切削过程中原子键被破坏而引起的原子位置改变如晶粒破碎(沿晶或穿晶)、晶格扭曲等会发出爆裂声,这就为确定切削过程是否正常提供了一个判别条件。
金属材料切削变形时,不仅切屑和已加工表面中的晶粒被拉长或破碎,而且各晶粒的晶格位向也会沿变形方向同时发生转动,使金属材料组织出现织构现象,由此形成的切屑横截面形状如图8所示。已加工表面的织构现象对加工表面质量不利(表面鳞刺的产生即与其有关)。由于切屑变形越大,织构现象越严重,因此精加工时应采用可减小切屑变形的切削条件,如高速切削、选取较大刀具前角和较小切削厚度、提高刃磨质量、使用润滑性能好的切削液、通过热处理工艺降低工件材料塑性等。
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