高速銑削中切削力的研究

1、高速銑削中切削力的研究 在切削速度較低的情況下, 切削力隨切削轉(zhuǎn)速的增加而增大, 但達到某一臨界速度后, 隨著切削速度繼續(xù)增大, 剪切角增大,造成切向切削分力下降。不同刀具材料與工件材料的匹配在不同切削條件下有不同的臨界切削速度。 由于高速切削過程中的切削速度非常高, 使得金屬流動速度大于塑性變形速度, 剪切角增大,同時切削溫度的提高, 導致高速切削區(qū)金屬切削層的變形程度較小, 也使剪切角增大, 從而使得切削力降低。高速銑削試驗也證明, 在切削速度較低的情況下, 切削力隨轉(zhuǎn)速的增加而升高, 但達到某一臨界速度值后, 隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大, 切向切削分力反而下降。由此, 從切削力的角度考慮, 切削速

2、度的提高, 是對切削加工過程有利的。不同刀具材料與工件材料的匹配在不同切削條件下有不同的臨界切削速度。切削熱高速切削刀具內(nèi)的傳熱分析 德國學者Carl. J. Salomon于1931年發(fā)表了著名的高 速切削理論。他指出:切削加工時切削溫度會隨切削速度升高而迅速提高，到達一定速度后切削溫度升高逐漸變慢直到不再變化，削速度的再次提高時切削溫度達到峰值后將會下降。通常將切削速度超過普通切削的5-10倍的切削看作高速切削加工。如果嚴格意義從切削機理上講，高速切削是指溫度不再顯著地隨切削速度增大而上升的切削加工。 切削熱來自于三個方面:切屑底層金屬的摩擦擠壓變形熱、切削層金屬的剪切變形熱和己加工表面上

3、的摩擦擠壓變形熱，據(jù)此將切屑區(qū)劃分為三部分:剪切區(qū)(第1變形區(qū))溫度場、刀/屑接觸區(qū)(第2變形區(qū))溫度場和刀/工接觸區(qū)(第3變形區(qū))溫度場。 切削熱在切削過程中的大致分為:1)大約80%的熱量是切屑變形產(chǎn)生的;2) 18%的熱量產(chǎn)生在切屑和刀具的接觸面上(第2變形區(qū));3) 2%產(chǎn)生在刀刃上。產(chǎn)生的熱量有三種耗散渠道:1)大約95%以上由切屑帶走;2) 2%留在工件上;3) 3%由刀具散熱。因此從以上的數(shù)據(jù)來分析可知，切削熱主要來自第1變形區(qū)的剪切熱和第2變形區(qū)的摩擦熱。碳纖維刀具鉆削碳纖維復合材料研究 碳纖維復合材料鉆削過程中，鉆削軸向力是制孔過程中最重要的參數(shù)之一，是引起孔壁分層、孔出入口

4、毛刺和撕裂的主要原因。鉆削碳纖維復合材料過程中，無論是硬質(zhì)合金刀具還是焊接刀具，鉆削軸向力隨著進給速度的增大而增大，隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加而減小，而且進給速度對鉆削軸向力的影響要遠大于主軸轉(zhuǎn)速對鉆削軸向力的影響，這就決定了碳纖維復合材料高質(zhì)量鉆削制孔通常要采用高主軸轉(zhuǎn)速、小進給速度。 和刀具后刀面切削刃磨損比較。在相同刀具使用壽命下，即在鉆完第個孔 后，對兩種刀具的后刀面切削刃磨損量進行觀測比較。分析發(fā)現(xiàn)，在主軸轉(zhuǎn)速為、進給速度為的條件下，普通硬質(zhì)合金刀具的切削刃磨損嚴重，后刀面磨損量達到了超過了工業(yè)上刀具的磨鈍標準；而焊接刀具后刀面切削刃磨損量僅為切削刃仍比較鋒利，切削輕快。 制孔刀具在加工碳纖

5、維復合材料中的優(yōu)點明顯優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具，刀具具有硬度高、導熱性好、耐磨性強等優(yōu)點，無論在加工質(zhì)量、加工效率和刀具壽命等方面都體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)越性。電鍍超硬磨料鉆磨刀具 電鍍金剛石鉆磨刀具鉆孔的實質(zhì)為以磨代鉆，鉆削過程中每一個金剛石磨粒的運動軌跡是螺旋線。鉆頭上主切削部分的金剛石顆粒對碳纖維進行切削，這些磨粒大多數(shù)是負前角，一個具有很大負前角的切削刃以很高的速度切入復合材料表面，磨粒切削刃和纖維之間產(chǎn)生摩擦、擠壓作用，并且克服纖維和石英基體的彈性變形的阻力而形成切屑。此過程中，鉆頭卜的磨粒與纖維間產(chǎn)牛的作用力與反作用力就是鉆削過程中的切削力?？赊D(zhuǎn)位刀片三維斷屑槽的研究及設(shè)計 影響切屑折斷的主要因

6、素 影響切屑折斷的主要因素，包括切削用量、 刀具角度、斷屑槽幾何參數(shù)和工件材料性能等。斷屑槽幾何參數(shù)對斷屑的影響棱帶寬度br1的影響主切削刃上槽寬Wn的影響刀尖角平分線上槽寬Wo的影響斷屑槽深度H的影響刃口高度h的影響寬深比(Wn/H)的影響反屑面角度的影響槽型斜角T的影響斷屑槽的作用 (1)控制切屑的流向、卷曲和折斷 一個良好的斷屑槽應(yīng)能較好的控制切屑的流向和卷曲，使切屑折斷成容易處理的CC”形“9”字形，這是斷屑槽最基本的也是最重要的功能。 (2)降低切削力，減少功率損耗斷屑槽通過刀片切削刃的有效前角作用達到這一目的。 (3)減少刀具的磨損，增加刀具的耐用度和可靠性斷屑槽的幾何形狀會影響刀具的損壞模式，合理的槽型可以防止或延遲前刀面月牙洼的產(chǎn)生，使得刀具的損壞模式從很難預測的破損型轉(zhuǎn)變?yōu)檩^易監(jiān)測的磨損型。 (4)提高加工工件的表面質(zhì)量良好的槽型可以控制切屑的