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)(shu)切(qie)(qie)削工(gong)(gong)(gong)藝(yi)包(bao)括有車、刨、鉆、銑等(deng)(deng)不同的類型,但是概括地看,任何使用刀(dao)具(ju)從(cong)坯件(jian)或(huo)半成品上去除一定厚度的金(jin)屬(shu)(shu)層,而得到在形狀上及表面粗糙度上達到要求的加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)都是切(qie)(qie)削加工(gong)(gong)(gong)。當(dang)工(gong)(gong)(gong)件(jian)與刀(dao)具(ju)接觸,切(qie)(qie)削層金(jin)屬(shu)(shu)經過彈性變(bian)形、滑(hua)移和切(qie)(qie)離等(deng)(deng)階段(duan)而變(bian)為(wei)切(qie)(qie)屑(xie)的這一過程為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)切(qie)(qie)削。
1. 切削屑(xie)及其類型
崩碎切(qie)屑(xie)(xie):切(qie)削塑性很小的金屬,當工(gong)件(jian)與刀具接觸后(hou),就會發生彈性應(ying)力(li)及應(ying)變。如這種剪(jian)應(ying)力(li)或(huo)張應(ying)力(li)達到工(gong)件(jian)金屬的斷裂強度時,工(gong)件(jian)便會突然(ran)崩去一塊,形成如圖7-2(a)所示的崩碎切(qie)削屑(xie)(xie)。
帶(dai)狀切(qie)(qie)屑:當切(qie)(qie)屑的內(nei)應力沒有達到工件金屬的斷(duan)裂強度(du),它將沿著(zhu)前傾而繼續流動,因(yin)此連綿不斷(duan),形(xing)成如(ru)圖7-2(b)所示的帶(dai)狀切(qie)(qie)屑。當被切(qie)(qie)削加(jia)工材料的塑性較大或(huo)刀具前角較大時,常常會得到這種切(qie)(qie)屑。
節狀切屑:當工件金屬(shu)的塑性介于(yu)上述兩種情況之間時,便會出現(xian)如(ru)圖7-2(c)所示的節狀切屑。
不僅(jin)被切(qie)(qie)削加(jia)工金屬的塑(su)性可影響(xiang)屑(xie)的類型,而加(jia)工條(tiao)件與屑(xie)的類型也有(you)很密切(qie)(qie)的關(guan)系(xi)。在(zai)一般情(qing)況下,前角愈(yu)大,切(qie)(qie)削速度(du)愈(yu)高,切(qie)(qie)削屑(xie)愈(yu)薄(bo),切(qie)(qie)屑(xie)越有(you)可能由粒狀(zhuang)(甚至崩碎)轉變為帶狀(zhuang)。
2. 金屬(shu)切削(xue)過程
金屬(shu)(shu)切(qie)(qie)削過程(cheng)實際(ji)上(shang)是(shi)(shi)切(qie)(qie)屑形成(cheng)(cheng)過程(cheng)。比較典(dian)型的(de)切(qie)(qie)削過程(cheng)是(shi)(shi):被(bei)切(qie)(qie)削金屬(shu)(shu)受到(dao)刀(dao)具擠壓而(er)(er)產生(sheng)彈(dan)性(xing)變形。隨著刀(dao)具的(de)切(qie)(qie)入(ru),應(ying)力、應(ying)變逐漸加大。當(dang)剪(jian)應(ying)力達(da)到(dao)材(cai)料的(de)屈服強度時,開始產生(sheng)塑(su)性(xing)變形-滑(hua)移(yi)(yi)。刀(dao)具再(zai)繼續切(qie)(qie)入(ru),當(dang)剪(jian)應(ying)力達(da)到(dao)材(cai)料的(de)抗(kang)拉強度時,金屬(shu)(shu)層經過剪(jian)切(qie)(qie)滑(hua)移(yi)(yi)后被(bei)擠裂而(er)(er)形成(cheng)(cheng)切(qie)(qie)屑。實際(ji)上(shang),由于加工(gong)材(cai)料等條件不(bu)同,切(qie)(qie)削過程(cheng)的(de)這三個階(jie)段并不(bu)完全顯(xian)示出來。例如,加工(gong)鑄鐵等脆性(xing)材(cai)料時,被(bei)切(qie)(qie)層在彈(dan)性(xing)變形后很快形成(cheng)(cheng)切(qie)(qie)屑離(li)開母材(cai),而(er)(er)加工(gong)塑(su)性(xing)好的(de)鋼材(cai)滑(hua)移(yi)(yi)階(jie)段特(te)別明顯(xian)。由于切(qie)(qie)屑形成(cheng)(cheng)的(de)過程(cheng)不(bu)同,切(qie)(qie)屑的(de)形狀(zhuang)也不(bu)一(yi)樣(yang)。
3. 切削熱
切(qie)(qie)削(xue)(xue)和(he)摩擦相(xiang)似,切(qie)(qie)削(xue)(xue)是表面(mian)層(ceng)切(qie)(qie)削(xue)(xue)現象,而摩擦是極薄的(de)表面(mian)現象,切(qie)(qie)削(xue)(xue)熱(re)主(zhu)要(yao)包括來(lai)源于彈性、塑性變(bian)形所產(chan)(chan)生的(de)熱(re)以及摩擦所產(chan)(chan)生的(de)熱(re)。
4. 切削(xue)液
切削(xue)液的功能(neng),一(yi)方面(mian)可以(yi)減少摩擦,另一(yi)方面(mian)可以(yi)起到冷卻作用(yong)。此外(wai),還有降低金屬強度的作用(yong)。