积屑瘤的形成与切屑的类型.ppt

一、积屑瘤的形成以及对切削过程的影响 1．积屑瘤 在切削钢、球墨铸铁和铝合金等塑性金属时，在切削速度不高，而又能形成带状切屑的情况下，往往会在切削刃口附近粘结一块剖面呈三角状或鼻状的金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前面，这种堆积物叫做积屑瘤。 积屑瘤对加工的影响有以下几个方面： (1) 稳性的积屑瘤可以代替切削刃和前刀面进行切削，从而保护切削刃和前刀面，减 少刀具的磨损。 (2) 积屑瘤的存在使刀具在切削时具有了更大的实际前角(可达35°) ，减小了切屑的变形，并使切削力下降。 (3) 积屑瘤具有一定的高度，其前端伸出切削刃之外，如图 3.13 所示，使实际的切削 厚度增大。 (4) 在切削过程中积屑瘤是不断地生长和破碎的，所以积屑瘤的高度也是在不断地变 化的，从而也导致了实际切削厚度地不断变化，引起局部过切，使零件的表面粗糙度增大。同时部分积屑瘤的碎片会嵌入已加工表面，影响零件表面质量。 (5) 不稳定的积屑瘤不断地生长、破碎和脱落，积屑瘤脱落时会剥离前刀面上的刀具 材料，造成刀具的磨损加剧。 积屑瘤成因及影响因素 影响积屑瘤的因素很多，主要有工件材料、切削速度、切削液、刀具表面质量和前角大小以及刀具材料等切削条件。 积屑瘤对加工的影响有利有弊，弊大于利，精加工时应尽量避免。常用的方法有： (1) 选择低速或高速加工，避开容易产生积屑瘤的切削速度区间。例如，高速钢刀具采用低速宽刀加工，硬质合金刀具采用高速精加工。 (2) 采用冷却性和润滑性好的切削液，减小刀具前刀面的粗糙度等。 (3) 增大刀具前角，减小前刀面上的正压力。 (4) 采用预先热处理，适当提高工件材料硬度、降低塑性，减小工件材料的加工硬化倾向。 2.鳞刺 鳞刺是在已加工表面上出现的鳞片状毛刺，如图所示。它是以较低的速度切削塑性金属时(如拉削、插齿、滚齿、螺纹切削等)常出现的一种现象。 二、切屑的形态 根据切屑形成过程，它可以分成四种不同的 类型，如图3-14所示。 一、切削力的来源、切削合力及分解 切削力来源于三个方面，如图3-15所示。 ①克服被加工材料对弹性变形的抗力； ②克服被加工材料对塑性变形的抗力； ③克服切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。 弹性变形抗力和塑性变形抗力，在切削中的三个变形区中均存在，但以第一变形区中的抗力最大。 2．切削合力及其分解 当κr＝0o：FP≈FD，Ff≈0；当κr＝90o时，Ff≈FD，FP≈0；各分力的大小对切削过程会产生明显不同的作用。 根据实验，当κr＝45o ，λs=0o和γo=15o时，FC、Fp和Ff之间有以下近似关系。 Fc:Ff:FP=1:(0.3～0.4):(0.4～0.5)代入公式： 二、切削分力的作用 式中，ηc为机床的传动效率，一般取为0.75～0.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。 切削力的大小，可采用测力仪进行测量，也可通过经验公式或理论分析公式进行计算。 三、切削力的测量及切削力的计算机辅助测试 用功率表测出机床电机在切削过程中所消耗的功率PE后，可算出切削功率Pc 在切削速度vc为已知的情况下，将Pc代入式 (即可求出主切削力Fc，这种方法只能粗略估算切削力的大小，不够精确，所以通常采用测力仪直接测量。 2．用测力仪测量切削力 电阻应变式测力仪 电阻应变式测力仪具有灵敏度高、线性度好、量程范围大、使用可靠和测量精度较高等优点，适用于切削力的动态和静态测量。 2) 压电式测力仪 压电式测力仪具有灵敏度高、刚度大、自振频率高、线性度和抗相互干扰性较好，无惯性、精度高的优点，适用于测量动态切削力和瞬时切削力。其缺点是易受湿度影响，连续测量稳定的或变化不大的切削力时，存在电荷泄漏，致使零点漂移，影响测量精度。 3．切削力的计算机辅助测试 利用测力仪测量切削力，在大量实验的基础上，用数学方法对所得数据进行处理，可以获得计算切削力的经验公式。 目前，在生产实际中计算切削力的经验公式可以分为两类：一类是指数公式；另一类是按单位切削力进行计算。 4.计算切削力的指数公式 另外，也可用单位切削力来计算单位切削功率。 (1)单位切削力kc 单位切削力kc是指单位切削面积上的切削力，由下式求得 (1)单位切削功率pc 单位时间内切除单位体积的金属所消耗的功 率称为单位切削功率pc。 如果单位切削功率为已知，则可以计算出切 削功率 Pc， 四、影响切削力的因素 在切削过程中，有很多因素都对切削力产生了不同程度的影响，归纳起来除了工件材料、切削用量和刀具参数三个方面外，还有刀具材料、后刀