高速切削锯齿形切屑形成机理的研究现状与发展_杨奇彪

高速切削过程绝热剪切损伤破坏规律研究大量研究表明，诸多工件材料在高速切削过程中容易发生绝热剪切现象，同时伴随着以绝热剪切带为标志的锯齿形切屑，锯齿形切屑会造成切削力的高频振动，影响刀具的寿命，降低工件的表面质量。

目前对于锯齿形切屑的损伤破坏特性及规律的研究尚没有合理的解释，材料的本构模型也没有准确地表达微观损伤对力学性能造成的影响。

本文采用理论研究和试验验证的方法，分析锯齿形切屑的损伤破坏特性，建立改进型J-C本构模型，并通过SHPB试验研究纯铜、铜合金的绝热剪切敏感性。

结果表明，通过微观观察，微裂纹沿着绝热剪切带产生、蔓延，最后形成贯穿绝热剪切带的长裂纹，进而导致锯齿形切屑的形成；结合微孔洞演化模型分析了切屑的损伤破坏特性,得出微孔洞的长大及相互融合是材料宏观力学性能降低的主要因素；通过SHPB试验，获得纯铜、白铜B19、黄铜H62、青铜QAL9-4的动态力学数据，并分析其动态力学性能；利用改进的能量势垒公式计算上述材料的G 值，并得出纯铜、白铜B19、黄铜H62、青铜QAL9-4的绝热剪切敏感性依次增强；针对绝热剪切带中微孔洞萌生发展的特点，推导损伤变量的显式表达式，并得出了考虑损伤的本构关系。

论高速切削[趣读]论高速切削技术发展高速切削是一项新进的正在发展的综合技术，在航天航空工业、模具制造业、汽车制造业等多个领域取得了巨大的社会经济效益，要充分发挥高速切字儿学技术的优势，就必须具备高速加工机床以及高速切削技术。

高速切削不但可大幅度提高加工速率，降低生产成本，而且还可以提高零件表面的加工质量和精度。

超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广发的使用性。

高速切削在航空和航天工业中用于高速铣削铝件已证明是有效的，高生产率的高速切削在模具工业中，尤其是在模具精加工方面打开新局面，今后将在更为传统的加工中得到发展。

高速切削理论是由德国学者萨洛蒙在上个世纪三十年代初提出的。

他通过大量的实验研究得出结论:在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了道具的磨损;然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个“死谷”，随着切削温度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成的刀具磨损不利于切削的问题，从而获得良好的加工效益。

高速切削技术得到重视，是在第二次世界大战之后:在证实和应用萨洛蒙理论方面，美国科技世界和工业界做了许多领先的工作。

美国相关机构于1960年前后进行了超高速切削实验。

到了1977年，美国在一台带有高频电主轴的加工中心上进行超高速切削实验,其主轴转速可在1800r/min—18000r/min范围内武技变速，工作台的最大进给速度为7.6m/min。

3倍，其主轴切削力减小了实验结果表明:与传统的铣削相比，其材料切除率增加了2倍—70%，而加工表面质量明显提高。

1979年，美国防卫高技术研究总署发起了一项“先进加工研究计划”，研究切削速度比塑性波还要快得告诉切削，为快速切除金属材料提供科学依据。

20世纪80年代以来，各国工业发的国家投入了大量的人力和物力，研究开发了高速切削设备及相关技术。

20世纪90年代以来，高强度、高熔点刀具材料和超高速电主轴的研制成功，用于高速进给的直线电动机伺服驱动系统的应用以及高速机床的其他配套技术的日益完善，为高速切削技术的完善及应用创造了良好的条件。

正交切削高强度钢绝热剪切行为的微观机理研究近年来,高速切削加工技术在制造业中得到了广泛应用,高速切削条件下产生的锯齿形切屑可能会影响到工件的加工精度、表面粗糙度和刀具寿命。

绝热剪切带的产生和发展对于锯齿形切屑形成起到了关键作用,研究锯齿形切屑形成过程中绝热剪切行为的微观机理有助于进一步认识高速切削过程中的切屑形成。

本文采用材料显微观察和微观理论分析相结合的方法,对正交切削30CrNi₃MoV高强度合金钢绝热剪切行为的微观机理进行了研究,主要研究内容如下: 1.正交切削高强度钢切屑形态演变过程的实验研究。

随着切削速度的提高,当切削速度达到某一临界切削速度时,带状屑转变为锯齿形切屑。

锯齿形切屑产生的原因是第一变形区内因热软化超过应变和应变率强化而发生了绝热剪切局部化。

对于带状屑和锯齿形切屑的切削力和切屑变形参数的测量和分析表明,锯齿形切屑与带状屑在形成机理上存在明显区别。

2.锯齿形切屑内绝热剪切带变形和温度的计算。

通过对锯齿形切屑形成过程中绝热剪切各个阶段的分析,提出了一种计算绝热剪切带内材料变形和温度的方法。

3.通过对高应变速率一维剪切变形理论模型的分析,提出了绝热剪切带宽度和间距与切削速度的关系式。

随着绝热剪切带的产生和发展,切屑形态发生了一系列转变,切削速度和工件材料回火硬度是影响这一转变过程的主要因素。

随着切削速度的提高,绝热剪切带的显微组织发生了由形变带向转变带的演变。

形变带硬度与加工硬化有关,而转变带的硬度则受到相变硬化的影响。

4.使用电子探针对绝热剪切带附近微区进行的成分分析表明,绝热剪切带内发生了C原子的短程扩散和碳化物析出。

使用一种新的制样方法,获得了可用于观察锯齿形切屑内绝热剪切带及其附近区域的微细组织形貌的TEM薄膜试样。

通过使用TEM对钢中转变带微细组织的观察和分析,确认绝热剪切带中心区的等轴晶粒为再结晶组织,提出了高强度钢锯齿形切屑内绝热剪切带微结构演化过程的微观模型。

高温合金锯齿形切屑绝热剪切带内材料组织演变及形成机理邓鹏飞;赵杰;齐民【摘要】为了研究不同铣削条件下切屑的宏观形态，设计了高速铣削单因素试验。

通过单因素试验考察了各个铣削参数对铣削力的影响，并对改变铣削速度后得到的切屑的宏观形态进行了分析。

对铣削加工中得到的切屑进行镶嵌、抛光、腐蚀，得到其金相显微组织照片，使用 Digimizer测量软件对切屑形态各参数进行测量，研究了铣削速度对锯齿化程度和锯齿齿距的影响。

通过得到的金相组织照片，对不同铣削参数下的切屑基体和绝热剪切带内材料的组织变化进行分析，得出了锯齿形切屑的形成机理。

%In order to study the macromorphology of the chip under different milling conditions,high speed milling of single factor experiment was designed.The milling parameters were obtained by single factor experiment on the influence of milling force,and the chip macro morphology from the change of milling speed was ling for chip after milling was inlayed,polished and corroded and obtained the metallographic microstructure pictures,and the chip morphology parameters were measured by using Digimizer software.The influence of milling speed was researched on the sawtooth degree and the sawtooth pitch.Through the microstructure pictures ,the chip substrate and the organization change of adiabatic shear band material under different milling parameters were analyzed,and obtained the formation mechanism of serrated chip.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P52-56)【关键词】高温合金;高速加工;切屑形态;切屑形成机理;铣削【作者】邓鹏飞;赵杰;齐民【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁工程技术大学，辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TG506.1作为航空、航天、造船工业的重要材料，镍基高温合金具有加工组织稳定、产生的有害物质少、高温强度大、耐热性好、抗氧化能力及抗腐蚀能力强等特点[1]。