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加工中心積屑瘤與鱗刺

日期：2009年12月11　來(lái)源：沈陽(yáng)第一機(jī)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(shí)，往往會(huì)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(duì)加工的影響
    (1)保護(hù)刀具。積加工中心屑瘤包圍著切削刃，同時(shí)覆蓋著一部分前刀面，由于積屑瘤是材料劇烈變形強(qiáng)化后的產(chǎn)物，其硬度高達(dá)金屬母體的2～3倍，故能代替切削刃和前刀面進(jìn)行切削，所以切削刃和前刀面都得到了積屑瘤的保護(hù)，沈陽(yáng)機(jī)床一廠減少了刀具的磨損。
    (2)增大實(shí)際前角。有積屑瘤的車(chē)刀，實(shí)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(shí)生時(shí)滅，時(shí)大時(shí)小，在切削過(guò)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(diǎn)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(lái)，并被O點(diǎn)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?yàn)榈毒邤D壓變形后，金屬塑性變形部分不能恢復(fù)，恢復(fù)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(yán)重。硬化層的硬度可達(dá)工件硬度的1．2～2倍，硬化層深度可達(dá)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(qiáng)度下降。當(dāng)以較小的切削深度再次切削時(shí)，則刀具不易切人，并且使刀具容易磨損，沈陽(yáng)機(jī)床一廠因此應(yīng)設(shè)法減輕這種現(xiàn)象。
    切削過(guò)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�?lái)源于三個(gè)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(shí)所產(chǎn)生的熱量由切屑、工件、刀具及周?chē)�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(shí)，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(yáng)機(jī)床一廠實(shí)際上，切屑、工件和刀具上各點(diǎn)處的溫度是不相同的。例如，在切削低碳鋼時(shí)，若u二200m／min、／：0．25mm／r，離切削刃1mill處，溫度可達(dá)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(duì)工件、刀具和切削過(guò)程的影響
    1．切削溫度對(duì)工件材料機(jī)械性能的影響, 切削時(shí)溫度雖然很高，加工中心但對(duì)工件材料硬度、強(qiáng)度的影響并不很大，對(duì)剪切區(qū)應(yīng)力的影響也不明顯。其原因是：切削速度較高時(shí)，變形速度很高，其對(duì)增加材料強(qiáng)度的影響足以抵消切削溫度降低強(qiáng)度的影響；另外，切削溫度是在切削變形過(guò)程中產(chǎn)生的，因此對(duì)剪切面上的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)來(lái)不及產(chǎn)生很大的影響，只對(duì)切屑底層的剪切強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
    實(shí)驗(yàn)表明：工件材料預(yù)熱至500—800~C后進(jìn)行切削，切削力下降很多。但高速切削時(shí)溫度達(dá)到800—900~C，切削力卻下降不多，這是因?yàn)榍邢鳒囟葘?duì)剪切區(qū)工件材料強(qiáng)度影響不大。沈陽(yáng)機(jī)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(yīng)用，如等離子焰加熱切削效果較好。
    2．切削溫度對(duì)刀具材料的影響
    硬質(zhì)合金的性質(zhì)之一是在高溫時(shí)，強(qiáng)度比較高，韌性比較好。因此，適加工中心當(dāng)提高切削溫度以防止硬質(zhì)合金崩刃，對(duì)提高其耐用度是有利的。
    3．切削溫度對(duì)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(dá)到精度要求。在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件因受熱而變長(zhǎng)，但因夾固在機(jī)床上不能自由伸長(zhǎng)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(shí)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(shí)，切削溫度對(duì)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(duì)切削溫度的影響最大。實(shí)驗(yàn)得出，沈陽(yáng)機(jī)床一廠當(dāng)切削速度增大一倍時(shí)，切削溫度約增高20％—30％；當(dāng)進(jìn)給量增加一倍時(shí)，切削溫度增高約15％-18％；當(dāng)背吃刀量增加一倍時(shí)，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(guò)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��；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(guò)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(zhǎng)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(duì)切屑的擠壓作用增大，沈陽(yáng)機(jī)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(dāng)?shù)毒吣�損嚴(yán)重后切削溫度會(huì)急劇升高。
    4．被加工材料
    材料的強(qiáng)度高、硬度高，切削時(shí)消耗的切削功越多，產(chǎn)生的切削溫度也越高。材料的導(dǎo)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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