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加工中心積屑瘤與鱗刺


日期:2009年12月11 來源:沈陽第一機床廠 關(guān)鍵字:加工中心
    (一)積屑瘤
    1.積屑瘤的形成
    切削塑性金屬時,往往會在刀具切削刃口附近粘結(jié)著一塊剖面呈三角狀或鼻狀的金屬塊,它包圍著切削刃且覆蓋部分前刀面,這種堆積物叫做積屑瘤。
    2.積屑瘤對加工的影響
    (1)保護刀具。積加工中心屑瘤包圍著切削刃,同時覆蓋著一部分前刀面,由于積屑瘤是材料劇烈變形強化后的產(chǎn)物,其硬度高達金屬母體的2~3倍,故能代替切削刃和前刀面進行切削,所以切削刃和前刀面都得到了積屑瘤的保護,沈陽機床一廠減少了刀具的磨損。
    (2)增大實際前角。有積屑瘤的車刀,實際前角丁,可增大至30‘—35‘,因而減少了切屑的變形,降低了切削力。
    (3)影響工件表面質(zhì)量和尺寸精度。由于積屑瘤總是極不穩(wěn)定的,時生時滅,時大時小,在切削過程中,一部分積屑瘤被切屑帶走,一部分嵌入工件已加工表面,使工件表面形成硬點和毛刺,表面粗糙度值變大。
因而有一層厚度為AH的金屬層留下來,并被O點以下的刃口圓弧面擠壓變形后成為已加工表面。AH減薄到Ah。.減薄的原因是因為刀具擠壓變形后,金屬塑性變形部分不能恢復,恢復的只是彈性變形部分(即AH—Ah)。加工中心塑性變形愈大,表面變形硬化愈嚴重。硬化層的硬度可達工件硬度的1.2~2倍,硬化層深度可達0.07—0.5mm。
切削加工造成的已加工表面硬化層常常伴隨有表面裂紋,使表面粗糙度值增大,疲勞強度下降。當以較小的切削深度再次切削時,則刀具不易切人,并且使刀具容易磨損,沈陽機床一廠因此應設法減輕這種現(xiàn)象。
    切削過程中變形和摩擦所消耗功的絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮。切削熱來源于三個變形區(qū)。在第1變形區(qū)內(nèi)被切材料發(fā)生彈性變形和塑性變形而產(chǎn)生的熱量,分別用Ql和Q2表示;在第Ⅱ變形區(qū)有刀具前刀面與切屑摩擦而產(chǎn)生的熱量,用Q,表示;在第Ⅲ變形區(qū)內(nèi)有刀具后刀面與工件摩擦而產(chǎn)生的熱量,用Q:表示。
    切削時所產(chǎn)生的熱量由切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)傳出,加工中心分別用Q,、Q,、口,和Q8表示。上述切削熱的產(chǎn)生和傳散的平衡關(guān)系式為
    Q二Q1+Q2+Q3+Qx二Q5+Q6+Q7+Qx
    例如不用切削液,以中等切削速度切削鋼件時,切削熱由各部分傳出的比例:0,為50%-80%,Q,為10%—40%,Q,為3%—9%,Q。為1%。
    (二)切削區(qū)溫度的分布
    切削區(qū)溫度通常是指切屑、工件與刀具接觸表面上的平均溫度。沈陽機床一廠實際上,切屑、工件和刀具上各點處的溫度是不相同的。例如,在切削低碳鋼時,若u二200m/min、/:0.25mm/r,離切削刃1mill處,溫度可達1000~C,它比切屑中平均溫度高2—2.5倍,比工件中的平均溫度約高20倍。這是由于該處熱量集中不易傳散所致。
    (三)切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響
    1.切削溫度對工件材料機械性能的影響, 切削時溫度雖然很高,加工中心但對工件材料硬度、強度的影響并不很大,對剪切區(qū)應力的影響也不明顯。其原因是:切削速度較高時,變形速度很高,其對增加材料強度的影響足以抵消切削溫度降低強度的影響;另外,切削溫度是在切削變形過程中產(chǎn)生的,因此對剪切面上的應力應變狀態(tài)來不及產(chǎn)生很大的影響,只對切屑底層的剪切強度產(chǎn)生影響。
    實驗表明:工件材料預熱至500—800~C后進行切削,切削力下降很多。但高速切削時溫度達到800—900~C,切削力卻下降不多,這是因為切削溫度對剪切區(qū)工件材料強度影響不大。沈陽機床一廠加熱切削是切削難加工材料的一種好方法,被普遍應用,如等離子焰加熱切削效果較好。
    2.切削溫度對刀具材料的影響
    硬質(zhì)合金的性質(zhì)之一是在高溫時,強度比較高,韌性比較好。因此,適加工中心當提高切削溫度以防止硬質(zhì)合金崩刃,對提高其耐用度是有利的。
    3.切削溫度對工件尺寸的影響
    工件受熱膨脹,尺寸發(fā)生變化,切削后不能達到精度要求。在加工細長軸時,工件因受熱而變長,但因夾固在機床上不能自由伸長而發(fā)生彎曲,加工后使中部直徑變大。另外,刀桿受熱膨脹,使實際背吃刀量增加,改變了工件的加工尺寸。
在精加工和超精加工時,切削溫度對加工精度的影響十分突出,必須特別注意降低切削溫度。
    (四)影響切削溫度的因素
    1.切削用量
    切削用量中以切削速度對切削溫度的影響最大。實驗得出,沈陽機床一廠當切削速度增大一倍時,切削溫度約增高20%—30%;當進給量增加一倍時,切削溫度增高約15%-18%;當背吃刀量增加一倍時,加工中心切削溫度增高10%左右。
    2.刀具幾何參數(shù)
    凡是能減少切削過程產(chǎn)生熱量的因素,都能降低切削溫度;凡是能改善散熱條件的因素,也都能降低切削溫度。前角增大、切削變形減小;切削力降低,消耗的功率減小,所以切削溫度降低。但前角又不宜過大,否則散熱條件不好,切削溫度反而增加。主偏角減小,在相同的條件下,切削刃參加工作的長度增加,而切削厚度減薄,散熱條件好,所以切削溫度下降。
    3.刀具磨損
    磨損后的刀具,后刀面刀刃處形成后角等于零的棱邊,使刀具與已加工表面摩擦加大,增加了功率的消耗。刀具磨損后,切削刃變鈍,刃區(qū)前方對切屑的擠壓作用增大,沈陽機床一廠加工中心塑性變形增加,從而使切削力及功率的消耗增加。上述原因均使產(chǎn)生的切削熱增加,所以當?shù)毒吣p嚴重后切削溫度會急劇升高。
    4.被加工材料
    材料的強度高、硬度高,切削時消耗的切削功越多,產(chǎn)生的切削溫度也越高。材料的導熱系數(shù)越低,切削區(qū)傳出的熱量越少,切削溫度就越高。

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