切屑形成过程是金属切削层在刀具

2023-12-26 19:21:00 来源 : haohaofanwen.com 投稿人 : admin

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简述积屑瘤的产生、成长与消失

一、切屑的形成过程

1．变形区的划分

切削层金属形成切屑的过程就是在刀具作用下被加工材料发生变形的过程。切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：

（1）第一变形区从被切金属开始发生塑性变形到金属晶粒的剪切滑移基本完成的区域称为第一变形区。

（2）第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，这一区域称为第二变形区。

（3）第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化，这一区域称为第三变形区。

在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。当金属沿滑移线作剪切变形时，晶粒会伸长。晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角。据研究，在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为 0.02~0.2mm，所以可以用一剪切面来表示。剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以表示。

2．相对滑移

既然切削过程中金属变形的主要形式是剪切滑移，当然就可以用相对滑移来衡量切削过程的变形程度。

3．剪切角

剪切角与切削变形有密切关系，可用剪切角来衡量切削变形的程度。分析可知：

1）前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这表明增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。

2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量，采用润滑性能好的切削液，可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利于改善切削过程。

三、前刀面上的摩擦

由于在一般切削条件下，来自粘结接触区的摩擦力占前刀面上总摩擦力的85%[16]，故在研究前刀面上的摩擦时，应以粘结接触区的摩擦为主要依据。

四、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响

1．积屑瘤的形成及其影响

在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的2~3倍，这块粘附在前刀面上的金属称为积屑瘤。

切削时，切屑与前刀面接触处发生强烈摩擦，当接触面达到一定温度，同时又存在较高压力时，被切材料会粘结（冷焊）在前刀面上。连续流动的切屑从粘在前刀面上的金属层上流过时，如果温度与压力适当，切屑底部材料也会被阻滞在已经“冷焊”在前刀面上的金属层上，粘成一体，使粘结层逐步长大，形成积屑瘤。积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分布和压力分布有关。塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；切削区的温度和压力很低时，不会产生积屑瘤；温度太高时，由于材料变软，也不易产生积屑瘤。对碳钢来说，切削区温度处于 300~350℃时积屑瘤的高度最大，切削区温度超过500℃积屑瘤便自行消失。

有密切关系，因为切削过程中产生的热是随切削速度的提高而增加的。

2．积屑瘤对切削过程的影响

（1）使刀具前角变大阻滞在前刀面上的积屑瘤有使刀具实际前角增大的作用，使切削力减小。

（2）使切削厚度变化积屑瘤前端超过了切削刃，使切削厚度增大，其增量为。将随着积屑瘤的成长逐渐增大，一旦积屑瘤从前刀面上脱落或断裂，值就将迅速减小。切削厚度变化必然导致切削力产生波动。

（3）使加工表面粗糙度增大积屑瘤伸出切削刃之外的部分高低不平，形状也不规则，会使加工表面粗糙度增大；破裂脱落的积屑瘤也有可能嵌入加工表面使加工表面质量下降。

（4）对刀具寿命的影响粘在前刀面上的积屑瘤，可代替刀刃切削，有减小刀具磨损，提高刀具寿命的作用；但如果积屑瘤从刀具前刀面上频繁脱落，可能会把前刀面上刀具材料颗粒拽走（这种现象易发生在硬质合金刀具上），反而使刀具寿命下降。

积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。精加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：

1）正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域；

2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦；

3）增大刀具前角

，减小刀具前刀面与切屑之间的压力；

4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。