金屬切削加工(gong)是利用切削刀具從毛(mao)坯上切除多余的(de)金屬,以獲得要求的(de)形狀(zhuang),尺寸和表面精度的(de)零件的(de)加工(gong)方法。
鑄造、鍛壓(ya)和(he)焊接等(deng)方法通(tong)常(chang)只(zhi)能用來制造毛坯和(he)較粗(cu)糙(cao)的(de)(de)零件。凡是(shi)精度要求較高(gao)的(de)(de)零件,一般都需要進行(xing)切削加(jia)工,因(yin)此切削加(jia)工在機械制造業中占(zhan)有(you)重要的(de)(de)地(di)位(wei)。金屬切削加(jia)工雖然有(you)著(zhu)各種(zhong)不同的(de)(de)形式,如車、刨、銑、磨以(yi)及齒(chi)輪加(jia)工等(deng)。都是(shi)也存在著(zhu)共(gong)同的(de)(de)現象(xiang)和(he)規律。掌握這些現象(xiang)和(he)規律以(yi)便正確(que)進行(xing)切削加(jia)工,對保(bao)證(zheng)零件的(de)(de)加(jia)工質量,提高(gao)生產(chan)率(lv)和(he)降低成本,都有(you)著(zhu)重要的(de)(de)意義。
金屬(shu)切(qie)削工(gong)藝包括有車、刨(bao)、鉆、銑(xian)等不同的(de)類型,但(dan)是(shi)(shi)概括地(di)看(kan),任何使(shi)用(yong)刀具(ju)從坯件(jian)或半成品上去除一定(ding)厚度的(de)金屬(shu)層,而(er)(er)得到在(zai)形狀上及表面粗糙度上達到要求的(de)加工(gong)工(gong)藝都是(shi)(shi)切(qie)削加工(gong)。當工(gong)件(jian)與刀具(ju)接觸,切(qie)削層金屬(shu)經(jing)過(guo)彈性變形、滑移和切(qie)離(li)等階段(duan)而(er)(er)變為(wei)切(qie)屑的(de)這一過(guo)程為(wei)金屬(shu)切(qie)削。
1. 切削屑及(ji)其類(lei)型
a. 帶狀切屑
當切(qie)(qie)屑(xie)的(de)內應(ying)力(li)沒(mei)有達到工件金(jin)屬的(de)斷裂(lie)強度,它將(jiang)沿(yan)著(zhu)前(qian)傾而(er)繼續流動,因此連綿(mian)不(bu)斷,形(xing)成如圖5-13(b)所示(shi)的(de)帶(dai)狀切(qie)(qie)屑(xie)。加工材(cai)料塑性較大(da)或刀具前(qian)角較大(da)時,常(chang)常(chang)得到這(zhe)種切(qie)(qie)屑(xie)。
b. 崩(beng)碎切屑
切削(xue)塑性(xing)很小(xiao)的金(jin)屬,當工件(jian)與刀具(ju)接(jie)觸后,便會發生彈性(xing)應(ying)力及(ji)應(ying)變。如這種剪應(ying)力或張應(ying)力達到工件(jian)金(jin)屬的斷裂強(qiang)度時,工件(jian)便會突然崩去一塊,形成如圖5-13(a)所(suo)示的崩碎切削(xue)屑。
c. 節(jie)狀切屑
當工件金(jin)屬的(de)塑性介于上述兩(liang)種情況之間時(shi),便會(hui)出現如圖5-13(c)所示的(de)節狀切屑。
不僅(jin)金屬的塑性可(ke)(ke)影響(xiang)屑(xie)(xie)的類型(xing)(xing),加工條件與屑(xie)(xie)的類型(xing)(xing)也有(you)(you)很密(mi)切的關系(xi)。在(zai)一(yi)般情況下,前角愈(yu)大,切削速(su)度愈(yu)高(gao),切削屑(xie)(xie)愈(yu)薄(bo),則切屑(xie)(xie)越(yue)有(you)(you)可(ke)(ke)能由粒狀(zhuang)(甚至崩碎)轉變為帶狀(zhuang)。
2. 金(jin)屬切削過程及其實(shi)質
金(jin)屬(shu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)實際上(shang)(shang)是切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形成(cheng)過(guo)程(cheng)(cheng)。比較(jiao)典型的(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)是:被(bei)切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)金(jin)屬(shu)受到刀(dao)具(ju)(ju)擠(ji)壓(ya)而(er)產(chan)(chan)生彈性(xing)(xing)變形;隨著(zhu)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)入,應力、應變逐漸加(jia)大;當剪(jian)應力達到材料的(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度時(shi),開始產(chan)(chan)生塑性(xing)(xing)變形-滑移;刀(dao)具(ju)(ju)再繼續切(qie)(qie)(qie)(qie)入,當剪(jian)應力達到材料的(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度時(shi),金(jin)屬(shu)層經過(guo)剪(jian)切(qie)(qie)(qie)(qie)滑移后被(bei)擠(ji)裂(lie)從而(er)形成(cheng)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)。實際上(shang)(shang),由于加(jia)工(gong)材料等(deng)條件不同,切(qie)(qie)(qie)(qie)削(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)這三個階段(duan)并(bing)不完全顯(xian)示(shi)出來。例如,加(jia)工(gong)鑄鐵等(deng)脆性(xing)(xing)材料時(shi),被(bei)切(qie)(qie)(qie)(qie)層在彈性(xing)(xing)變形后很快形成(cheng)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)離(li)開母材。而(er)加(jia)工(gong)塑性(xing)(xing)好的(de)(de)(de)鋼(gang)材滑移階段(duan)特別(bie)明(ming)顯(xian)。由于切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)形成(cheng)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)不同,切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)的(de)(de)(de)形狀(zhuang)也不一樣,一般可(ke)分為帶(dai)狀(zhuang)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)、節狀(zhuang)切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)和崩碎切(qie)(qie)(qie)(qie)屑(xie)三類。
3. 切削熱
切(qie)削和(he)摩擦相似,切(qie)削是表面層切(qie)削現(xian)象(xiang),摩擦是極薄的表面現(xian)象(xiang),切(qie)削熱主要(yao)來源于彈(dan)性(xing)、塑性(xing)變形(xing)所產生(sheng)的熱和(he)摩擦所產生(sheng)的熱。
4. 切削液
切削液一方面(mian)可以減(jian)少摩擦,另一方面(mian)可以起到(dao)冷卻作(zuo)用(yong)。此外(wai),還有降低金屬強度的(de)作(zuo)用(yong)。