金屬切削11651

1、金屬切削金屬切削基本定義研究金屬切削加工過程中刀具與工件之間相互作用和各自的變化規(guī)律的一門學(xué)科。在設(shè)計(jì)機(jī)床和刀具、制訂機(jī)器零件的切削工藝及其定額、合理地使用刀具和機(jī)床以及控制切削過程時(shí)，都要利用金屬切削原理的研究成果，使機(jī)器零件的加工達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)和高效率的目的。發(fā)展簡史金屬切削原理的研究始于19世紀(jì)中葉。1851年，法國人M.科克基拉最早測(cè)量了鉆頭切削鑄鐵等材料時(shí)的扭矩列出了切除單位體積材料所需功的表格1864年，法國人若塞耳首先研究

2、了刀具幾何參數(shù)對(duì)切削力的影響1870年俄國人..季梅首先解釋了切屑的形成過程，提出了金屬材料在刀具的前方不僅受擠壓而且受剪切的觀點(diǎn)。1896年，俄國人..布里克斯開始將塑性變形的概念引入金屬切削。至此，切屑形成才有了較完整的解釋。1904年，英國人J.F.尼科爾森制造了第一臺(tái)三向測(cè)力儀，使切削力的研究水平跨前了一大步。1907年美國人F.W.泰勒研究了切削速度對(duì)刀具壽命的影響，發(fā)表了著名的泰勒公式。1915年，俄國人..烏薩喬夫?qū)犭娕?/p>

3、插到靠近切削刃的小孔中測(cè)得了刀具表面的溫度(常稱人工熱電偶法)，并用實(shí)驗(yàn)方法找出這一溫度同切削條件間的關(guān)系1924～1926年英國人E.G.赫伯特、美國人H.肖爾和德國人K.科特文各自獨(dú)立地利用刀具同工件間自然產(chǎn)生熱電勢(shì)的原理測(cè)出了平均溫度（常稱自然熱電偶法）。1938～1940年美國人H.厄恩斯特和M.E.麥錢特利用高速攝影機(jī)通過顯微鏡拍攝了切屑形成過程，并且用摩擦力分析和解釋了斷續(xù)切屑和連續(xù)切屑的形成機(jī)理。40年代以來，各國學(xué)者系統(tǒng)

4、地總結(jié)和發(fā)展了前人的研究成果，充分利用近代技術(shù)和先進(jìn)的測(cè)試手段，取得了很多新成就，發(fā)表了大量的論文和專著。例如，美國人S.拉馬林加姆和J.T.布萊克于1972年通過掃描電鏡利用微型切削裝置對(duì)切屑形成作了動(dòng)態(tài)觀察，得到用位錯(cuò)力學(xué)解釋切屑形成的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。學(xué)科內(nèi)容主要內(nèi)容包括金屬切削中切屑的形成和變形、切削力和切削功、切削熱和切削溫度、刀具的磨損機(jī)理和刀具壽命、切削振動(dòng)和加工表面質(zhì)量等。切屑形成機(jī)理從力學(xué)的角度來看，根據(jù)簡化了的模型，金屬切屑

5、的形成過程與用刀具把一疊卡片1、2、3、4、……等推到1、2、3、4、……等位置（圖1[切屑形成過程示意圖]）的情形相似，卡片之間相互滑移即表示金屬切削區(qū)域的剪切變形經(jīng)過這種變形以后的刃口處，而是在前面上距刃口一段距離的地方。切削區(qū)的溫度分布情況，須用人工熱電偶法或紅外測(cè)溫法等測(cè)出。用自然熱電偶法測(cè)出的溫度僅是切削區(qū)的平均溫度。刀具磨損具在切削時(shí)的磨損是切削熱和機(jī)械摩擦所產(chǎn)生的物理作用和化學(xué)作用的綜合結(jié)果。刀具磨損表現(xiàn)為在刀具后面上出現(xiàn)

6、的磨損帶、缺口和崩刃等，前面上常出現(xiàn)的月牙洼狀的磨損，副后面上有時(shí)出現(xiàn)的氧化坑和溝紋狀磨損等。當(dāng)這些磨損擴(kuò)展到一定程度以后就引起刀具失效，不能繼續(xù)使用。刀具逐漸磨損的因素，通常有磨料磨損、粘著磨損、擴(kuò)散磨損、氧化磨損、熱裂磨損和塑性變形等。在不同的切削條件下，尤其是在不同切削速度的條件下，刀具受上述一種或幾種磨損機(jī)理的作用。例如，在較低切削速度下，刀具一般都因磨料磨損或粘著磨損而破損；在較高速度下，容易產(chǎn)生擴(kuò)散磨損、氧化磨損和塑性變形。

7、刀具壽命刀具由開始切削達(dá)到刀具壽命判據(jù)以前所經(jīng)過的切削時(shí)間叫做刀具壽命(曾稱刀具耐用度)，刀具壽命判據(jù)一般采用刀具磨損量的某個(gè)預(yù)定值，也可以把某一現(xiàn)象的出現(xiàn)作為判據(jù)，如振動(dòng)激化、加工表面粗糙度惡化，斷屑不良和崩刃等。達(dá)到刀具壽命后，應(yīng)將刀具重磨、轉(zhuǎn)位或廢棄。刀具在廢棄前的各次刀具壽命之和稱為刀具總壽命。生產(chǎn)中常根據(jù)加工條件按最低生產(chǎn)成本或最高生產(chǎn)率的原則，來確定刀具壽命和擬定工時(shí)定額。切削加工性指零件被切削加工成合格品的難易程度。它根據(jù)

8、具體加工對(duì)象和要求，可用刀具壽命的長短、加工表面質(zhì)量的好壞、金屬切除率的高低、切削功率的大小和斷屑的難易程度等作為判據(jù)。在生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，常以作為某種材料的切削加工性的指標(biāo)，它的含義是：當(dāng)?shù)毒邏勖鼮榉昼姇r(shí)切削該材料所允許的切削速度。越高，表示加工性越好一般取60、30、20或10分鐘。加工表面質(zhì)量通常包括表面粗糙度加工硬化殘余應(yīng)力、表面裂紋和金相顯微組織變化等。切削加工中影響加工表面質(zhì)量的因素很多，例如刀具的刀尖圓弧半徑進(jìn)給量和積屑瘤

9、等是影響表面粗糙度的主要因素刀具的刃口鈍圓半徑和磨損及切削條件是影響加工硬化和殘余應(yīng)力的主要因素。因此，生產(chǎn)中常通過改變刀具的幾何形狀和選擇合理的切削條件來提高加工表面質(zhì)量。切削振動(dòng)切削過程中，刀具與工件之間經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)(顫振)等類型的機(jī)械振動(dòng)。自由振動(dòng)是由機(jī)床零部件受到某些突然沖擊所引起，它會(huì)逐漸衰減。強(qiáng)迫振動(dòng)是由機(jī)床內(nèi)部或外部持續(xù)的交變干擾力（如不平衡的機(jī)床運(yùn)動(dòng)件、斷續(xù)切削等）所引起，它對(duì)切削產(chǎn)生的影響取決