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)屬(shu)切削工(gong)(gong)藝包括(kuo)有車、刨、鉆、銑等(deng)不同的類型,但是概括(kuo)地看,任何使用刀具從坯件(jian)或半(ban)成品上去除一定厚度(du)的金(jin)屬(shu)層(ceng),而得到在形狀(zhuang)上及表面粗糙度(du)上達到要求的加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝都是切削加工(gong)(gong)。當工(gong)(gong)件(jian)與刀具接(jie)觸,切削層(ceng)金(jin)屬(shu)經過彈性變(bian)形、滑移和切離等(deng)階段而變(bian)為切屑的這一過程為金(jin)屬(shu)切削。
1. 切(qie)削屑(xie)及其類型
崩(beng)碎切屑(xie):切削塑性很小的(de)金屬,當工件(jian)與刀具接(jie)觸后,就會發生彈性應(ying)力(li)(li)及應(ying)變(bian)。如這種剪應(ying)力(li)(li)或張應(ying)力(li)(li)達到工件(jian)金屬的(de)斷裂(lie)強(qiang)度時,工件(jian)便會突然崩(beng)去一塊,形成(cheng)如圖7-2(a)所示的(de)崩(beng)碎切削屑(xie)。
帶狀(zhuang)切屑:當切屑的內應力沒有達到工件金屬的斷裂強度(du),它(ta)將沿著(zhu)前傾而繼續流動,因此連綿(mian)不(bu)斷,形成如圖7-2(b)所示的帶狀(zhuang)切屑。當被切削加工材(cai)料的塑性較大(da)或(huo)刀具(ju)前角較大(da)時,常常會得到這種(zhong)切屑。
節(jie)狀切屑:當(dang)工件(jian)金(jin)屬(shu)的(de)(de)塑(su)性介于(yu)上(shang)述兩種情況之間時,便會出(chu)現如圖7-2(c)所示的(de)(de)節(jie)狀切屑。
不僅被切削(xue)加(jia)工金屬的(de)塑性可影響屑(xie)的(de)類型(xing),而(er)加(jia)工條件(jian)與屑(xie)的(de)類型(xing)也(ye)有很密(mi)切的(de)關系。在一(yi)般情況下,前角愈(yu)大,切削(xue)速(su)度愈(yu)高,切削(xue)屑(xie)愈(yu)薄,切屑(xie)越有可能由粒狀(甚至崩碎(sui))轉變(bian)為帶狀。
2. 金屬(shu)切削過程
金(jin)(jin)屬(shu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削過(guo)(guo)程(cheng)實際上是(shi)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形(xing)(xing)成過(guo)(guo)程(cheng)。比較(jiao)典型的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削過(guo)(guo)程(cheng)是(shi):被(bei)切(qie)(qie)(qie)(qie)削金(jin)(jin)屬(shu)受(shou)到刀(dao)具(ju)擠壓而產(chan)生(sheng)彈性變形(xing)(xing)。隨著刀(dao)具(ju)的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)入(ru),應力(li)、應變逐漸加大。當(dang)剪應力(li)達到材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)時(shi)(shi),開始產(chan)生(sheng)塑性變形(xing)(xing)-滑移。刀(dao)具(ju)再(zai)繼續(xu)切(qie)(qie)(qie)(qie)入(ru),當(dang)剪應力(li)達到材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)時(shi)(shi),金(jin)(jin)屬(shu)層經過(guo)(guo)剪切(qie)(qie)(qie)(qie)滑移后(hou)(hou)被(bei)擠裂而形(xing)(xing)成切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)。實際上,由(you)于(yu)加工材(cai)(cai)(cai)料等條件不同,切(qie)(qie)(qie)(qie)削過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)這三(san)個階段并不完全顯(xian)(xian)示出來。例如,加工鑄鐵等脆性材(cai)(cai)(cai)料時(shi)(shi),被(bei)切(qie)(qie)(qie)(qie)層在彈性變形(xing)(xing)后(hou)(hou)很快形(xing)(xing)成切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)離開母(mu)材(cai)(cai)(cai),而加工塑性好的(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)滑移階段特別明顯(xian)(xian)。由(you)于(yu)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形(xing)(xing)成的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)不同,切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)的(de)(de)形(xing)(xing)狀也不一樣。
3. 切削熱
切削和摩擦相似(si),切削是(shi)表(biao)面(mian)層切削現象,而(er)摩擦是(shi)極(ji)薄的(de)(de)表(biao)面(mian)現象,切削熱(re)主要包括來源于彈性(xing)、塑(su)性(xing)變形所(suo)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱(re)以及摩擦所(suo)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱(re)。
4. 切(qie)削液
切削(xue)液的(de)(de)功能,一方面可以減少摩擦,另一方面可以起到冷(leng)卻作(zuo)(zuo)用。此外,還有降(jiang)低金屬強度的(de)(de)作(zuo)(zuo)用。