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。
金屬(shu)(shu)切(qie)削工(gong)藝包括有車、刨、鉆(zhan)、銑(xian)等(deng)不同的類型,但是概括地看,任何使用刀(dao)具(ju)從坯(pi)件或半(ban)成品上(shang)去除一定厚(hou)度的金屬(shu)(shu)層,而(er)得到在形(xing)狀上(shang)及(ji)表(biao)面(mian)粗糙(cao)度上(shang)達到要求(qiu)的加(jia)工(gong)工(gong)藝都(dou)是切(qie)削加(jia)工(gong)。當工(gong)件與刀(dao)具(ju)接觸,切(qie)削層金屬(shu)(shu)經過彈性變(bian)形(xing)、滑移和切(qie)離等(deng)階(jie)段而(er)變(bian)為切(qie)屑的這一過程為金屬(shu)(shu)切(qie)削。
1. 切(qie)削屑及其類型(xing)
崩碎切屑:切削塑性很小的金屬(shu)(shu),當(dang)工(gong)件(jian)(jian)與刀具接觸后,就會(hui)發生彈性應(ying)力及應(ying)變。如(ru)這(zhe)種(zhong)剪應(ying)力或(huo)張應(ying)力達到(dao)工(gong)件(jian)(jian)金屬(shu)(shu)的斷(duan)裂強度時,工(gong)件(jian)(jian)便會(hui)突然(ran)崩去一塊(kuai),形成如(ru)圖7-2(a)所示的崩碎切削屑。
帶狀切屑:當切屑的(de)內應(ying)力沒有達(da)到工(gong)件(jian)金(jin)屬的(de)斷(duan)裂強(qiang)度,它(ta)將沿著前(qian)傾而繼續流動,因(yin)此連(lian)綿不斷(duan),形成如圖7-2(b)所示(shi)的(de)帶狀切屑。當被切削加工(gong)材料的(de)塑(su)性較大(da)或刀具前(qian)角較大(da)時,常(chang)常(chang)會得到這(zhe)種切屑。
節狀切屑:當工件金屬的塑性介于上述兩種情況之間時,便會出現如圖7-2(c)所示的節狀切屑。
不(bu)僅被切(qie)(qie)(qie)削(xue)加(jia)工金(jin)屬的(de)塑性(xing)可影響屑(xie)(xie)的(de)類(lei)型,而加(jia)工條件與屑(xie)(xie)的(de)類(lei)型也有(you)很密切(qie)(qie)(qie)的(de)關(guan)系。在一般情況下,前角愈(yu)大,切(qie)(qie)(qie)削(xue)速度(du)愈(yu)高,切(qie)(qie)(qie)削(xue)屑(xie)(xie)愈(yu)薄,切(qie)(qie)(qie)屑(xie)(xie)越有(you)可能由粒狀(甚至崩碎)轉變為(wei)帶狀。
2. 金屬切削過程
金(jin)屬切(qie)(qie)削過(guo)程(cheng)實際上是切(qie)(qie)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)成過(guo)程(cheng)。比較典型的(de)切(qie)(qie)削過(guo)程(cheng)是:被(bei)切(qie)(qie)削金(jin)屬受到(dao)刀(dao)具(ju)擠(ji)(ji)壓而產(chan)生(sheng)彈性(xing)變形(xing)(xing)(xing)。隨著刀(dao)具(ju)的(de)切(qie)(qie)入(ru),應(ying)力、應(ying)變逐漸加大。當剪(jian)應(ying)力達到(dao)材料(liao)的(de)屈服(fu)強度(du)時,開(kai)始產(chan)生(sheng)塑性(xing)變形(xing)(xing)(xing)-滑移。刀(dao)具(ju)再繼續切(qie)(qie)入(ru),當剪(jian)應(ying)力達到(dao)材料(liao)的(de)抗拉強度(du)時,金(jin)屬層經過(guo)剪(jian)切(qie)(qie)滑移后被(bei)擠(ji)(ji)裂(lie)而形(xing)(xing)(xing)成切(qie)(qie)屑(xie)。實際上,由于加工(gong)材料(liao)等(deng)條件不同(tong),切(qie)(qie)削過(guo)程(cheng)的(de)這三個階段并不完(wan)全顯(xian)示出來。例(li)如,加工(gong)鑄(zhu)鐵等(deng)脆性(xing)材料(liao)時,被(bei)切(qie)(qie)層在彈性(xing)變形(xing)(xing)(xing)后很快(kuai)形(xing)(xing)(xing)成切(qie)(qie)屑(xie)離開(kai)母材,而加工(gong)塑性(xing)好的(de)鋼材滑移階段特別明顯(xian)。由于切(qie)(qie)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)成的(de)過(guo)程(cheng)不同(tong),切(qie)(qie)屑(xie)的(de)形(xing)(xing)(xing)狀也(ye)不一樣。
3. 切(qie)削(xue)熱
切削和摩擦相(xiang)似,切削是(shi)(shi)表(biao)面層(ceng)切削現象,而摩擦是(shi)(shi)極薄的(de)(de)表(biao)面現象,切削熱主要包括來源于(yu)彈性(xing)、塑性(xing)變形(xing)所產(chan)生的(de)(de)熱以(yi)及摩擦所產(chan)生的(de)(de)熱。
4. 切削(xue)液
切削液的功(gong)能,一方(fang)面(mian)(mian)可(ke)以(yi)減少摩擦,另一方(fang)面(mian)(mian)可(ke)以(yi)起到冷卻作(zuo)用。此外,還有(you)降低(di)金屬強度的作(zuo)用。