在对金属进行加工的时候,切削是比较常用的工艺之一。在切削过程中,会产生一系列的物理现象,如切屑变形,切削力、切削热和刀具磨损等。研究这些物理现象,对正确选择和合理使用刀具及提高生产效率具有重要的意义。
一、切屑
在切削过程中,由于工件材料、刀具几何形状及切削用量不同,切下来的切屑的形状也不相同,通常把切屑分成三类。
(1)带状切屑:切屑连续、较长,与刀具前面接触的切屑底面光滑,上层呈微小的皱纹,但无明显的裂纹。切削过程比较平稳,切削力波动较小。一般加工塑性金属材料,背吃刀量较小,切削速度较高,刀具前角较大时,得到的往往是这类切屑。
(2)节状切屑:切屑是连续的,切屑上层有较深的裂纹。形成节状切屑时,切削力波动较大,工件表面也较粗糙。这种切屑大都在切削塑性材料,速度较低,背吃刀量较大,刀具前角较小的情况下产生。
(3)崩碎切屑:在切削脆性材料(如铸铁)时,形成不规则的碎块状切屑,使工件加工表面较粗糙。 工件材料硬度越高,刀具前角越小,背吃刀量越大时,越易产生这类切屑。
加工同一种材料时,随着切削条件的改变,切屑的形状也会发生变化,例如当加工比较软的材料时,随着前角的增大、切削速度的提高、背吃刀量的减小,切屑可由节状改变为带状。
二、切削力
1、切削力的概念
在刨、插削加工中,切削工件时所产生的全部切削力,称为总切削力。总切削力在主运动方向上的正投影。总切削力在进给运动方向上的正投影,称为进给力,是计算机床进给机构强度的依据。总切削力在垂直于工作平面上的分力称为背向力,背向力可使工件压紧在刨床工作台上,也可能使刀具产生让刀,总切削力在切削层尺寸平面上的投影,称为推力。
2、 影响切削力的因素
切削力的大小与工件材料的力学性能、切削用量及刀具的几何参数有关。
(1)工件材料:工件材料的强度、硬度越高,切削力越大;塑性大、韧性高的材料,切削力也较大;脆性材料,如灰铸铁,切削力较小。
(2)切削用量:切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的
影响较小。
背吃刀量增加一倍,则刨刀主切削刃参与切削部分的长度也增加一倍,因而切削力也增大
一倍。 而当进给量增加一倍时,切削力只增加70%。靠近切削刃的部分受切削刃挤压,其变形严重,称为严重变形层:离切削刃远的其它部位,不受切削刃直接挤压而只受刀具前面的压缩,变形较轻。故当进给量增加一倍时,虽然切削面积增加了一倍,但严重变形层变化较小,严重变形层所占整个切削面积的比例减小,所以切削力没有增加一倍。 因而在切削加工中,为减小切削力,加大进给量比加大背吃刀量有利。
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