横向卷曲切屑的形成与折断 (2)
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(a )外斜式(b )平行式(c )内斜式
图2卷屑槽与切削刃(a )圆弧形(b )直线圆弧形(c )直线形
图1断屑槽形状
②断屑槽的宽度。
一般来讲,槽宽Wn 越小,切屑的卷曲半径越小,
切屑上的弯曲应力大,越易折断。
所以采用较小的断屑槽宽度对断屑有利。
但断屑槽宽度必须与进给量f 和切削深度a p 联系起来考虑。
③断屑槽斜角。
断屑槽的侧边与主切削刃之间的夹角叫断屑槽斜角,
(a )外斜式断屑槽,这种断屑槽前宽后窄,前深后浅。
适用于中等切削深度。
断屑范围较宽,断屑效果稳定可靠。
(b )平行式断屑槽,其槽宽前后一样,当切削深度变化较大时,宜采用这种形式,切削合金钢时,为增大切屑变形,
采用外斜式断屑槽为宜。
刀具断屑不可靠的原因分析及解决方法刀具断屑可靠与否,对正常生产与操作者安全都有着重大影响。
在切削加工中,崩碎切屑会飞溅伤人,并易研损机床;而长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上,易刮伤工件,引发刀具破损,甚至影响工人安全。
对于数控机床(加工中心)等自动化加工机床,由于其刀具数量较多,刀架与刀具联系密切,断屑问题就显得更为重要,只要其中—把刀断屑不可靠,就可能破坏机床的自动循环,甚至破坏整条自动线正常运转,所以在设计、选用或刃磨刀具时,必须考虑刀具断屑的可靠性。
而对于数控机床(加工中心)等,并应满足下列要求:切屑不得缠绕在刀具、工件及其相邻的工具、装备上;切屑不得飞溅,以保证操作者与观察者的安全;精加工时,切屑不可划伤工件的已加工表面,影响已加工表面的质量;保证刀具预定的耐用度,不能过早磨损并竭力防止其破损;切屑流出时,不妨碍切削液的喷注;切屑不会划伤机床导轨或其他部件等。
在满足上述要求的基础上,不同刀具对切屑长度还有不同要求。
例如一般粗车钢料的最大切屑长度为100mm左右;精车则应稍长。
要避免过于细碎的切屑,因为它容易嵌入机床导轨和刀具装置的一些重要部位(如基准面),这样不仅需要附加防护装置,还给清除切屑带来一定的困难。
对于某些不易断屑的刀具,如成形车刀、切槽车刀和切断车刀等,在数控机床(加工中心)等自动化机床上,应保证其稳定的卷屑。
一、切屑形状的分类根据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的具体情况,切屑形状一般有:带状屑、C 形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等(见图1)。
( l )带状屑(见图1a):高速切削塑性金属材料时,如不采取断屑措施,极易形成带状屑,此形屑连绵不断,常会缠绕在工件或刀具上,易划伤工件表面或打坏刀具的切削刃、甚至伤人,因此应尽量避免形成带状屑。
但有时也希望得到带状屑,以使切屑能顺利排出。
例如在立式镗床上镗盲孔时。
(2)C 形屑(见图1 b):车削一般的碳钢、合金钢材料时,如采用带有断屑槽的车刀则易形成C 形屑。
第一.合理的刀具几何参数是提高刀具切削性能的重要因素,传统的刀具合理几何参数的研究方法一般是先设计并选择不同的刀具几何参数及工艺参数,并借助于一定的测试手段,来进行实际的切削实验。
用这种方法来进行研究,往往要经历一个很长的过程,耗时、耗力、实验成本高。
所以刀具合理几何参数的选择是切削理论与实践的重要课题。
所谓刀具的合理的(或者最佳)几何参数是在保证加工质量的前提下,能够满足生产效率高、加工成本高的刀具几何参数。
一般的说,选定刀具几何参数的合理值问题,本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题,但是,由于影响切削加工效益的因素太多,而且影响因素之间又是相互作用的,因而建立数学模型的难度很大。
实用的优化或最佳化工作,只能在固定若干因素后,改变少量参数,取得实验数据,并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法)进行处理,得出优选结论。
可见,选择合理的刀具几何参数的重要性,所以利用相关软件进行直接模拟优化结构、几何参数有其极其重要的现实意义。
刀具角度包括主切削刃的前角、后角、主偏角、刃倾角和副切削刃的副后角、副偏角等。
不同的角度对刀具具体切削过程的影响是不同的。
1、前角变化对切削过程中的切削力、切屑变形等有很大的影响,其中前角对切削力的影响最大。
有人曾研究认为:前角每变化一度,主切削力约改变1.5%。
在切削过程中,切削力随着前角的增大而减小。
这是因为当前角增大时,剪切角也随之增大,金属塑性变形减小,变形系数减小,沿前刀面的摩擦力也减小,因此切削力降低。
这种变化趋势在较低速的切削中尤为明显。
通过前述有限元分析,将刀具上沿接触长度上各节点的应力值相加可以获得主切削力,而在构成主切削力的各节点应力值中,刀刃部分具有最大等效力值的节点贡献最大。
因此可以这么说,为其前角变化对于切削力的影响,可以通过研究刀具前刀面上具有最大等效应力的节点的应力状况而表现出来。
所以,我们选取刀具接触长度上节点的最大等效应力作为刀具前角优化的标准。
谈车削加工时断屑的影响因素及改进措施作者:蔡方勇来源:《科学与财富》2019年第20期摘要:在对塑性材料切削过程中,要掌控好切削的形状,这样就会很大程度的加强生产质量,并确保工作人员的安全。
那么下面我们就来对车削加工切削的形态进行分析,然后再利用多年的工作经验来制定出解决段屑的方案。
关键词:切屑形状;断屑槽;切削用量在进行车削加工期间,要是在发生切屑的情况下无法合理的断屑,那么就很有可能导致工件表面缠绕大量的切屑,这样就无法确保工件表面的平整度,同时还会对车刀造成很大的破坏,更为严重的是还会威胁到工作者的安全。
所以相关工作者一定要分析出车削过程中发生断屑的原因,然后制定出合理的改进措施。
一、车削加工切屑形状(一)带状切屑带状切屑主要呈现出的是螺旋状,和前刀面碰触的内表面比较平整,而外表面则以毛茸状为主,如果要采用放大镜来进行观测的话,则能够看到剪切面条纹。
如果切屑过长,那么就会降低车削的效果,而且还会威胁到操作人员的安全,所以一定要采用合理的断屑措施。
(二)节状切屑切屑具有连续性,而且节状切屑和带状切屑相比,区别在于节状切屑外表为锯齿形态,而内表面存在裂纹。
(三)粒状切屑如果对具有一定塑性的材料进行切削的话,那么切屑就很有可能粘在前刀面上,而且很难清理,并还会产生明显的变形,此外还会高过材料强度的标准要求,这样就会造成切屑无法连续而形成分散的颗粒状,从而就构成了粒状切屑。
(四)崩碎状切屑在对脆性材料进行切削的过程中,会出现不均匀的片状。
因为此种材料不具备良好的塑性,而且强度也较差,所以进行切削的过程中,切削刃和前刀面周围的金属会在还没有出现较大的塑性变形的情况下而受到挤压,从而就会出现崩碎切屑。
二、造成断屑的原因(一)切屑卷曲以及流向切屑在顺着前刀面流走以后,和外层比起来,它底层的变形程度要更加长一些,这样就造成切屑会在流走的时候往上卷曲。
如果切屑厚度不大的话,切屑就会薄些,这样在切削刃的周围就会出现卷曲而与前刀面分离;而如果切削深度变大的话,切屑在前刀面中滑动的距离就会增加,之后就会与前刀面分离。