金屬(shu)切削加(jia)工是利用(yong)切削刀具從毛坯(pi)上切除多余(yu)的金屬(shu),以獲(huo)得要求的形狀(zhuang),尺寸和表面精度的零(ling)件(jian)的加(jia)工方法。
鑄(zhu)造、鍛壓和(he)(he)(he)焊接等方法通(tong)常只(zhi)能(neng)用來制(zhi)造毛坯和(he)(he)(he)較(jiao)粗糙的(de)零件(jian)。凡是(shi)精(jing)度要求較(jiao)高的(de)零件(jian),一般(ban)都需要進(jin)行(xing)切削加(jia)工(gong),因此切削加(jia)工(gong)在機械制(zhi)造業中占有(you)重(zhong)要的(de)地位。金(jin)屬切削加(jia)工(gong)雖(sui)然有(you)著(zhu)各(ge)種不同的(de)形式,如(ru)車、刨、銑、磨以及齒輪(lun)加(jia)工(gong)等。都是(shi)也存在著(zhu)共同的(de)現象和(he)(he)(he)規律。掌(zhang)握這些現象和(he)(he)(he)規律以便正(zheng)確(que)進(jin)行(xing)切削加(jia)工(gong),對保證(zheng)零件(jian)的(de)加(jia)工(gong)質量,提高生產率和(he)(he)(he)降低成本,都有(you)著(zhu)重(zhong)要的(de)意義。
金(jin)(jin)屬(shu)切(qie)削(xue)工藝包括有(you)車、刨、鉆、銑等(deng)不同的(de)(de)類型,但是概括地看,任何(he)使用刀具(ju)從坯件或半(ban)成品上去除一定(ding)厚度的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)層,而得到在(zai)形狀上及(ji)表(biao)面粗糙(cao)度上達到要求的(de)(de)加(jia)工工藝都是切(qie)削(xue)加(jia)工。當工件與刀具(ju)接(jie)觸,切(qie)削(xue)層金(jin)(jin)屬(shu)經過彈性變形、滑移和切(qie)離等(deng)階段而變為(wei)切(qie)屑(xie)的(de)(de)這一過程(cheng)為(wei)金(jin)(jin)屬(shu)切(qie)削(xue)。
1. 切削屑及(ji)其類(lei)型
a. 帶狀(zhuang)切屑(xie)
當切(qie)屑的內應力沒(mei)有達(da)到(dao)工件金屬的斷(duan)(duan)裂強(qiang)度,它將沿著前傾(qing)而繼(ji)續(xu)流動,因(yin)此連(lian)綿不(bu)斷(duan)(duan),形(xing)成如圖5-13(b)所示(shi)的帶(dai)狀切(qie)屑。加工材料(liao)塑性較大或刀具前角較大時,常常得到(dao)這(zhe)種切(qie)屑。
b. 崩(beng)碎切屑
切削塑性很小的(de)金屬(shu),當工(gong)(gong)件(jian)與刀(dao)具接觸后,便會發生彈性應力(li)及應變。如(ru)這種(zhong)剪應力(li)或(huo)張(zhang)應力(li)達到工(gong)(gong)件(jian)金屬(shu)的(de)斷裂(lie)強度時(shi),工(gong)(gong)件(jian)便會突然崩(beng)去一塊(kuai),形(xing)成如(ru)圖5-13(a)所示的(de)崩(beng)碎切削屑。
c. 節狀切屑
當工(gong)件金屬的(de)塑(su)性介于(yu)上(shang)述兩(liang)種情(qing)況(kuang)之間(jian)時,便會出現如(ru)圖(tu)5-13(c)所示的(de)節狀切屑。
不僅金屬的塑性可影響(xiang)屑(xie)(xie)(xie)的類型(xing),加(jia)工條件與屑(xie)(xie)(xie)的類型(xing)也有很密切(qie)的關系。在(zai)一般情況下,前角愈大(da),切(qie)削速(su)度愈高,切(qie)削屑(xie)(xie)(xie)愈薄,則切(qie)屑(xie)(xie)(xie)越(yue)有可能(neng)由粒狀(甚至崩碎(sui))轉(zhuan)變為帶狀。
2. 金(jin)屬(shu)切(qie)削過程及其(qi)實(shi)質(zhi)
金(jin)屬(shu)切(qie)削(xue)過程實際上是切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)過程。比較典型的(de)(de)切(qie)削(xue)過程是:被切(qie)削(xue)金(jin)屬(shu)受到(dao)刀具(ju)擠(ji)壓而(er)產生彈性變(bian)形(xing)(xing)(xing);隨著刀具(ju)的(de)(de)切(qie)入,應力(li)(li)、應變(bian)逐漸加大;當剪應力(li)(li)達到(dao)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)屈服(fu)強度(du)(du)時,開(kai)始產生塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)-滑移;刀具(ju)再繼續切(qie)入,當剪應力(li)(li)達到(dao)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)抗拉強度(du)(du)時,金(jin)屬(shu)層(ceng)經過剪切(qie)滑移后(hou)被擠(ji)裂從而(er)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)。實際上,由于加工(gong)材(cai)料(liao)(liao)等條件不同,切(qie)削(xue)過程的(de)(de)這三個階段(duan)(duan)并不完全顯示出(chu)來。例如,加工(gong)鑄鐵等脆(cui)性材(cai)料(liao)(liao)時,被切(qie)層(ceng)在彈性變(bian)形(xing)(xing)(xing)后(hou)很快形(xing)(xing)(xing)成(cheng)切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)離開(kai)母材(cai)。而(er)加工(gong)塑性好的(de)(de)鋼(gang)材(cai)滑移階段(duan)(duan)特別明顯。由于切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)過程不同,切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)也不一(yi)樣,一(yi)般可(ke)分為帶狀(zhuang)切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)、節狀(zhuang)切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)和崩碎(sui)切(qie)屑(xie)(xie)(xie)(xie)三類(lei)。
3. 切削熱
切削和摩擦相似,切削是(shi)表(biao)面層切削現象,摩擦是(shi)極薄的(de)(de)表(biao)面現象,切削熱主要來源于彈性、塑性變形所(suo)產生(sheng)的(de)(de)熱和摩擦所(suo)產生(sheng)的(de)(de)熱。
4. 切削液
切削液一(yi)方面(mian)可以減(jian)少(shao)摩擦,另(ling)一(yi)方面(mian)可以起到冷卻作(zuo)用。此外(wai),還有降低金屬強(qiang)度(du)的(de)作(zuo)用。