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自動車床加工時切屑折斷的原理

文章出處:CNC加工廠責任編輯:yaxun88作者:康鼎五金人氣: 發表時間:2018-10-10 16:23 字體大小:【
自動車床加工金屬切削過程中,切屑是否容易折斷,與切屑的變形有直接聯系,所以研究切屑折斷原理必須從研究切屑變形的規律入手。
  切削過程中所形成的切屑,由于經過了比較大的塑性變形,它的硬度將會有所提高,而塑性和韌性則顯著降低,這種現象叫冷作硬化。經過冷作硬化以后,切屑變得硬而脆,當它受到交變的彎曲或沖擊載荷時就容易折斷。切屑所經受的塑性變形越大,硬脆現象越顯著,折斷也就越容易。在切削難斷屑的高強度、高塑性、高韌性的材料時,應當設法增大切屑的變形,以降低它的塑性和韌性,便于達到斷屑的目的。
  切屑的變形可以由兩部分組成:
  第一部分是切削過程中所形成的,我們稱之為基本變形。用平前刀面車刀自由切削時所測得的切屑變形,比較接近于基本變形的數值。影響基本變形的主要因素有刀具前角、負倒棱、切削速度三項。前角越小,負倒棱越寬、切削速度越低,則切屑的變形越大,越有利于斷屑。所以,減小前角、加寬負倒棱,降低切削速度可作為促進斷屑的措施。
  第二部分是切屑在流動和卷曲過程中所受的變形,我們稱之為附加變形。因為在大多數情況下,僅有切削過程中的基本變形還不能使切屑折斷,必須再增加一次附加變形,才能達到硬化和折斷的目的。迫使切屑經受附加變形的最簡便的方法,就是在前刀面上磨出(或壓制出)一定形狀的斷屑槽,迫使切屑流入斷屑槽時再卷曲變形。切屑經受附加的再卷曲變形以后,進一步硬化和脆化,當它碰撞到工件或后刀面上時,就很容易被折斷了。
1、斷屑槽對斷(卷)屑的影響
  斷屑槽不僅對切屑起著附加變形的作用,而且對切屑的形狀和切屑的折斷有著重要的影響。在切削加工中,人們就是利用斷屑槽的不同形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角,來實現控制切屑的卷曲與折斷。為了更好地認識和掌握這些規律,我們就具體分析一下斷屑槽的形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角度對切屑形狀與切屑折斷的影響。
 ?。ㄒ唬?、斷屑槽的形狀
  斷屑槽的形狀有直線圓弧型,直線型和全圓弧型三種(見圖1 )
自動車床斷屑槽形狀
 圖1 斷屑槽的形狀

 
  l、直線圓弧型斷屑槽(見圖5a )由一段直線和一段圓弧連接而成。直線部分構成刀具的前刀面,槽底圓弧半徑Rn的大小對切屑的卷曲和變形有一定的影響。Rn 小,則切屑卷曲半徑小,而切屑變形大;Rn大,則切屑卷曲半徑大,而切屑變形?。ㄒ妶D2 )。在中等切深下(切深ap=2~6mm ) ,一般可選
  Rn =( 0.4~0.7 ) B ,B 為斷屑槽的寬度。
  2、直線型斷屑槽(見圖5b)由兩段直線相交而成,其槽底角為180°-σ(σ稱為斷屑臺楔角),槽底角(180°-σ)代替了圓弧Rn 的作用。槽底角小,則切屑的卷曲半徑小,切屑變形大;槽底角大,則切屑的卷曲半徑大(見圖7)切屑變形小。在中等切深下,斷屑臺楔角一般選用60°~70°。
直線型斷屑槽
見圖2


  上述兩種形狀斷屑槽適用于加工碳素鋼與合金結構鋼,一般前角在γ。在5-15°范圍內。
  3 、全圓弧型斷屑槽(見圖5c)的主要參數槽寬B 、槽底圓弧半徑Rn和前角γ。之間的關系為:
 ?。ㄒ妶D2C )


  當切削紫銅、不銹鋼等高塑性材料時,常選用全圓弧型斷屑槽。因為加工高塑性材料時,刀具前角選得比較大(γ0=25°-30°)同樣大的前角,全圓弧斷屑槽刀具的切削刃比較堅固,另外槽也較淺,便于流屑,故比較實用(見圖8 )
 ?。ǘ嘈疾鄣膶挾?/strong>
  斷屑槽寬度B 與進給量f 、切削深度ap有關,當進給量f增大時,切削厚度增大,斷屑槽的寬度應相應加寬;切削深度大,槽也應適當加寬。
斷屑槽的寬度設計
圖2C

  固定不變,斷屑槽寬度B 的變化對切屑卷曲和變形的影響。圖9a 是槽寬與進給量基本適應,切屑經卷曲變形后碰撞折斷成C形;圖9b是槽不夠寬,切屑卷曲半徑小,變形大,碰撞后折斷成短C 形或形成崩碎小片;圖9c 則是槽太窄了,切屑擠成小卷堵塞在槽中很難流出來,造成憋屑甚至會打壞切削刃;圖9d、e則是槽太寬了,切屑卷曲半徑太大,變形不夠.不易折斷.有時甚至不流經槽底而自由形成帶狀屑。
  如果用進給量初選斷屑槽的寬度,粗略地說,對于切削中碳鋼,寬度B與進給量f 的關系約為B=10f ;而切削合金鋼時,為增大切屑變形,可取B=7f 。
  斷屑槽的寬度B也應與切削深度ap 相適應。一般也可以粗略地依據ap 來選擇槽寬B ,當ap 大時,B 也應當大些;而ap小,則B應適當減小。因為當切深大而槽太窄時,切屑寬,不易在槽中卷曲,這樣,切屑往往不流入槽底而自行形成帶狀屑;當切深小而槽太寬時,切屑窄,流動比較自由,變形不夠充分,也不易折斷。

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