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深圳龙华微量切削的碾压过程与切削力变化

发布于:2014年03月25日 来源:www.szfuhai.com
[摘要]在被加工表面形成过程中伴随的碾压作用占很大的比重。可以认为,被加工表面的质量在很大程度上受碾压效果的影响。

微量切削的碾压过程

首 先 分 析 刃 口 圆 弧 处 的 碾 压 现 象 .在刃口圆弧处,不同的切削深度,刀具的实际前角是变化的。如果,则实际前角变为负前角。当切削深度很小时,实际前角为较大的负前角,在刀具刃口圆弧处将产生很大的挤压摩擦作用,称之为碾压效应。这时,被加工表面通常将产生残余压应力。另外,再分析刀尖圆弧处的碾压,在精密车削加工中,加工余量很小,刀刃的直线部分可能不参加切削,而只是部分圆弧刃参加切削。这时,刀尖圆弧上各点上的主偏角 & 是变化的,且小于其名义值。刀尖圆弧处的副偏角也是如此。另外,在刀尖圆弧上各点的切削厚度也是变化的(0〜%_ ) 。当切削厚度逐渐变小,切削深度达到最小切削深度时,将不会产生切削作用,仅有弹性变形和塑性变形,这时该处仅有碾压作用。由于图中有剖面线的部分作为切屑被除去之后,由刀尖圆弧在被加工工件上留下的圆弧形表面并非全部留下形成加工表面,其中大部分将在后续的加工中被切除,仅在刀头附近留下的圆弧形轮廓才成为其最终的加工表面。因此,在形成加工表面的刀尖处所对应的切屑有极小的厚度,甚至接近零。由此可见,在被加工表面形成过程中伴随的碾压作用占很大的比重。可以认为,被加工表面的质量在很大程度上受碾压效果的影响。


切削力变化

精密切削时,采用微量切削,各种因素对切削力的影响与普通切削有所不同。

(1) 切削速度的影响

不考虑积屑瘤的存在,采用硬质合金车刀和采用天然金刚石车刀进行精密切削,切削速度对切削力的影响规律是不一样的。用硬质合金车刀进行精密切削时,切削速度对切削力的影响不明显。这是因为在微量切削时 ,前刀面前部切削区的变形及摩擦在整个切削中所占因 此 当 侧 速 度 %增加时,这部分变形及摩擦减小很不明显;同时由于硬质合金车刀刃口半径r„较 大,刃口圆弧部分对加
工面的挤压所占的比例较大,切削速度的增加,对其影响很小。可是用天然金刚石车刀时,情况就不一样,它的刃口圆弧半径比硬质合金小得多。虽然切削用量相同,切下的切屑要从前刀面流出。因前刀面的切削区的变形及摩擦所占的比例加大,当切削速度增加时 ,这部分变形及摩擦要减少,所以用天然金刚石车刀精密切削时,切削力随切削速度的增加而下降。
若考虑积屑瘤的影响,情况有所不同。精密切削铝合金和紫铜时,低速时切削力大,随着切削速度增加,切削力急剧下降。当切削速度达到200〜300 m/min后 ,切削力基本保持不变,这规律和积屑瘤高度随切削速度的变化规律一致。积屑瘤大时,切削力大,积屑瘤小时,切削力也小。图 2. 36是有积屑瘤时精密切削的切削模型,根据此模型分析积屑瘤造成切削力增加的原因如下:积屑瘤的存在,使刀具的刃口半径增大;积屑瘤呈鼻形并自刀刃前伸出,这导致实际切削厚度超过名义值许多;积屑瘤代替刀具进行切削,积屑瘤和切屑及巳加工表面之间的摩擦比刀具和它们之间的摩擦要严重许多。这些因素都将使切削力增加。

(2) 进给量的影响

进给量和切削深度决定着切削面积的大小,是影响切削力的重要因素。
切削深度对切削力的影响它取决于切削用量同刀具刃口半径的比值。当切削用量同刃口半径之比值减小到一定数值时, & 与匕的比值可以小1。另外,在一般切削时,切削深度ap对切削力的影响大于进给量/ 对切削力的影响。在精密切削时,进给量对切削力的影响大于切削深度的影响。这与精密切削时通常采用进给量/大于切削深度ap的切削方式有关。
(4) 刀具材料的影响
天然金刚石对金属的摩擦系数比其他刀具材料要小得多,而且天然金刚石能刃磨出极小
的刃口半径,所以在精密切削时,采用天然金刚石刀具所产生的切削力要比其他材料刀具小。
其他有关刀具几何角度、切削液等对切削力的影响同一般切削相似,故不再叙述。