金屬切削加工就是利用切削刀具從毛坯上切除多余的金屬,以獲得要求的形狀、尺寸和表面精度零件的加工方法。鑄造、鍛壓和焊接等工藝方法,通常只能用來制造毛坯和較粗糙的零件。凡是要求精度較高的零件,一般來說都需要進行切削加工。因此,切削加工在機械制造業中占有重要的地位。金屬切削加工雖然有各種不同的形式,如車、刨、銑、磨以及齒輪加工等(見圖7-1),但是也存在共同的現象和規律,即從毛坯上切削去多余的金屬。掌握這些現象和規律對正確地進行切削加工,對保證零件的加工質量,提高生產率和降低成本,都有著重要的意義。
金(jin)(jin)屬(shu)切削(xue)(xue)工(gong)藝包括(kuo)有(you)車、刨(bao)、鉆、銑等(deng)不(bu)同的(de)類(lei)型,但是(shi)概(gai)括(kuo)地看,任(ren)何使用刀具從坯件或(huo)半成(cheng)品上(shang)去(qu)除一(yi)(yi)定厚(hou)度(du)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)層(ceng),而得到(dao)在形(xing)狀上(shang)及表面粗糙度(du)上(shang)達到(dao)要求的(de)加(jia)工(gong)工(gong)藝都是(shi)切削(xue)(xue)加(jia)工(gong)。當工(gong)件與刀具接觸,切削(xue)(xue)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)經過(guo)彈性(xing)變形(xing)、滑移和切離等(deng)階段(duan)而變為切屑的(de)這一(yi)(yi)過(guo)程為金(jin)(jin)屬(shu)切削(xue)(xue)。
1. 切削屑及其(qi)類(lei)型
崩碎切(qie)屑(xie):切(qie)削塑性很小的(de)金屬,當工(gong)件與刀具接(jie)觸后(hou),就會發生彈性應(ying)(ying)力(li)及(ji)應(ying)(ying)變(bian)。如(ru)這種剪應(ying)(ying)力(li)或(huo)張應(ying)(ying)力(li)達到(dao)工(gong)件金屬的(de)斷(duan)裂強(qiang)度時,工(gong)件便會突然崩去一塊,形成如(ru)圖7-2(a)所示的(de)崩碎切(qie)削屑(xie)。
帶狀(zhuang)切(qie)屑:當切(qie)屑的內應(ying)力(li)沒有達(da)到工件金屬的斷裂強度,它將沿(yan)著前傾(qing)而繼續流動,因(yin)此連綿不斷,形成如圖7-2(b)所示的帶狀(zhuang)切(qie)屑。當被切(qie)削加工材料的塑性較大或刀具前角較大時(shi),常(chang)(chang)常(chang)(chang)會得到這種切(qie)屑。
節狀切(qie)屑(xie)(xie):當工件金屬(shu)的塑性(xing)介于上述(shu)兩種情(qing)況之間時,便會出現如圖(tu)7-2(c)所示的節狀切(qie)屑(xie)(xie)。
不僅被切(qie)削(xue)加(jia)工金屬的塑性可(ke)影響屑的類型,而加(jia)工條件(jian)與(yu)屑的類型也有很(hen)密切(qie)的關(guan)系。在一般情況下,前角(jiao)愈大,切(qie)削(xue)速(su)度愈高,切(qie)削(xue)屑愈薄,切(qie)屑越有可(ke)能由粒狀(甚至(zhi)崩碎(sui))轉變(bian)為帶狀。
2. 金屬切削過(guo)程
金(jin)屬切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)過程(cheng)實際(ji)(ji)上是切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形(xing)成過程(cheng)。比較典(dian)型(xing)的切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)過程(cheng)是:被切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)金(jin)屬受到刀具擠壓而(er)產(chan)生彈(dan)(dan)性(xing)(xing)變(bian)形(xing)。隨(sui)著刀具的切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)入,應(ying)力、應(ying)變(bian)逐漸加(jia)大(da)。當剪應(ying)力達到材(cai)料(liao)的屈服強(qiang)(qiang)度(du)時(shi),開始(shi)產(chan)生塑(su)性(xing)(xing)變(bian)形(xing)-滑移(yi)。刀具再繼續切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)入,當剪應(ying)力達到材(cai)料(liao)的抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)時(shi),金(jin)屬層經過剪切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)滑移(yi)后被擠裂而(er)形(xing)成切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)。實際(ji)(ji)上,由(you)于加(jia)工材(cai)料(liao)等(deng)條件(jian)不(bu)(bu)同,切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)過程(cheng)的這三個階(jie)段并不(bu)(bu)完全(quan)顯(xian)(xian)示出(chu)來。例如,加(jia)工鑄鐵等(deng)脆性(xing)(xing)材(cai)料(liao)時(shi),被切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)層在彈(dan)(dan)性(xing)(xing)變(bian)形(xing)后很快形(xing)成切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)離開母材(cai),而(er)加(jia)工塑(su)性(xing)(xing)好(hao)的鋼材(cai)滑移(yi)階(jie)段特別明顯(xian)(xian)。由(you)于切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形(xing)成的過程(cheng)不(bu)(bu)同,切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)的形(xing)狀(zhuang)也(ye)不(bu)(bu)一樣(yang)。
3. 切削(xue)熱
切削(xue)(xue)和摩(mo)擦(ca)相似(si),切削(xue)(xue)是表(biao)面層切削(xue)(xue)現象,而摩(mo)擦(ca)是極薄(bo)的表(biao)面現象,切削(xue)(xue)熱主要(yao)包(bao)括來源(yuan)于彈性(xing)、塑性(xing)變形所(suo)產(chan)生的熱以及摩(mo)擦(ca)所(suo)產(chan)生的熱。
4. 切(qie)削液
切削液(ye)的(de)功能,一方面(mian)可以減少摩(mo)擦,另一方面(mian)可以起(qi)到冷卻作(zuo)用(yong)。此外,還有降低(di)金屬強度的(de)作(zuo)用(yong)。