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)切(qie)(qie)削(xue)工(gong)藝(yi)包(bao)括有車、刨、鉆、銑等不同的(de)類(lei)型,但是(shi)概括地看,任何使(shi)用刀具(ju)從(cong)坯件或半成品上(shang)去除(chu)一(yi)定厚度(du)的(de)金屬(shu)層(ceng),而(er)得(de)到(dao)(dao)在形狀上(shang)及表面(mian)粗糙度(du)上(shang)達到(dao)(dao)要求的(de)加工(gong)工(gong)藝(yi)都(dou)是(shi)切(qie)(qie)削(xue)加工(gong)。當工(gong)件與刀具(ju)接觸,切(qie)(qie)削(xue)層(ceng)金屬(shu)經(jing)過彈性變(bian)形、滑移和(he)切(qie)(qie)離等階段而(er)變(bian)為切(qie)(qie)屑的(de)這一(yi)過程為金屬(shu)切(qie)(qie)削(xue)。
1. 切削屑及(ji)其類型
崩碎切(qie)屑:切(qie)削塑性很小(xiao)的金屬,當(dang)工(gong)件與刀具接觸后,就(jiu)會發生彈性應(ying)(ying)力及應(ying)(ying)變(bian)。如(ru)這種剪應(ying)(ying)力或張應(ying)(ying)力達到(dao)工(gong)件金屬的斷裂強度時,工(gong)件便會突然崩去一塊,形成如(ru)圖7-2(a)所示(shi)的崩碎切(qie)削屑。
帶狀(zhuang)切屑:當切屑的(de)內應(ying)力沒有(you)達到工(gong)(gong)件(jian)金屬的(de)斷裂強度,它(ta)將沿著前(qian)(qian)傾(qing)而繼續流動(dong),因此連綿不斷,形成如圖7-2(b)所示的(de)帶狀(zhuang)切屑。當被切削加工(gong)(gong)材料的(de)塑性較大或刀(dao)具前(qian)(qian)角較大時(shi),常常會得到這種切屑。
節狀切屑(xie):當工件金屬的塑性介于上述(shu)兩種(zhong)情況(kuang)之間時,便(bian)會出現如(ru)圖7-2(c)所示的節狀切屑(xie)。
不(bu)僅被(bei)切削加工(gong)金屬的塑性可影響屑(xie)的類(lei)型(xing)(xing),而加工(gong)條(tiao)件與屑(xie)的類(lei)型(xing)(xing)也有很密切的關系。在一般情況下(xia),前(qian)角愈大,切削速度愈高,切削屑(xie)愈薄,切屑(xie)越(yue)有可能由粒狀(甚(shen)至(zhi)崩碎)轉變為帶狀。
2. 金屬切削(xue)過程
金(jin)屬(shu)切(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)(guo)程(cheng)實際上(shang)是切(qie)(qie)(qie)屑形成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)。比較(jiao)典型的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)(guo)程(cheng)是:被(bei)切(qie)(qie)(qie)削(xue)金(jin)屬(shu)受到刀具擠(ji)壓而產(chan)生彈(dan)性(xing)變形。隨(sui)著刀具的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)入,應力、應變逐漸加(jia)大。當剪(jian)應力達(da)(da)到材料(liao)的(de)(de)屈服強度(du)時,開(kai)始產(chan)生塑(su)性(xing)變形-滑移(yi)。刀具再繼續(xu)切(qie)(qie)(qie)入,當剪(jian)應力達(da)(da)到材料(liao)的(de)(de)抗拉(la)強度(du)時,金(jin)屬(shu)層(ceng)經(jing)過(guo)(guo)剪(jian)切(qie)(qie)(qie)滑移(yi)后被(bei)擠(ji)裂而形成(cheng)切(qie)(qie)(qie)屑。實際上(shang),由(you)(you)于加(jia)工材料(liao)等條件不(bu)同(tong),切(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)這三個(ge)階(jie)段(duan)并不(bu)完全顯示出來。例如,加(jia)工鑄鐵等脆性(xing)材料(liao)時,被(bei)切(qie)(qie)(qie)層(ceng)在(zai)彈(dan)性(xing)變形后很快形成(cheng)切(qie)(qie)(qie)屑離開(kai)母材,而加(jia)工塑(su)性(xing)好(hao)的(de)(de)鋼材滑移(yi)階(jie)段(duan)特別明顯。由(you)(you)于切(qie)(qie)(qie)屑形成(cheng)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)不(bu)同(tong),切(qie)(qie)(qie)屑的(de)(de)形狀(zhuang)也不(bu)一樣(yang)。
3. 切削熱
切削和(he)摩(mo)擦(ca)相似,切削是表(biao)面(mian)層切削現象,而摩(mo)擦(ca)是極薄的(de)表(biao)面(mian)現象,切削熱主要(yao)包括來(lai)源于彈性(xing)、塑(su)性(xing)變(bian)形所(suo)產生的(de)熱以及摩(mo)擦(ca)所(suo)產生的(de)熱。
4. 切削液
切削(xue)液的功能,一方面(mian)可(ke)(ke)以減少摩擦,另一方面(mian)可(ke)(ke)以起到冷卻作用(yong)。此(ci)外,還有(you)降低金屬強度的作用(yong)。