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加工中心积屑瘤与鳞刺
日期：2009年12月11 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
(一)积屑瘤
1．积屑瘤的形成
切削塑性金属时，往往会在刀具切削刃口附近粘结着一块剖面呈三角状或鼻状的金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种堆积物叫做积屑瘤。
2．积屑瘤对加工的影响
(1)保护刀具。积加工中心屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分前刀面，由于积屑瘤是材料剧烈变形强化后的产物，其硬度高达金属母体的2～3倍，故能代替切削刃和前刀面进行切削，所以切削刃和前刀面都得到了积屑瘤的保护，沈阳机床一厂减少了刀具的磨损。
(2)增大实际前角。有积屑瘤的车刀，实际前角丁，可增大至30‘—35‘，因而减少了切屑的变形，降低了切削力。
(3)影响工件表面质量和尺寸精度。由于积屑瘤总是极不稳定的，时生时灭，时大时小，在切削过程中，一部分积屑瘤被切屑带走，一部分嵌入工件已加工表面，使工件表面形成硬点和毛刺，表面粗糙度值变大。
因而有一层厚度为AH的金属层留下来，并被O点以下的刃口圆弧面挤压变形后成为已加工表面。AH减薄到Ah。．减薄的原因是因为刀具挤压变形后，金属塑性变形部分不能恢复，恢复的只是弹性变形部分(即AH—Ah)。加工中心塑性变形愈大，表面变形硬化愈严重。硬化层的硬度可达工件硬度的1．2～2倍，硬化层深度可达0．07—0．5mm。
切削加工造成的已加工表面硬化层常常伴随有表面裂纹，使表面粗糙度值增大，疲劳强度下降。当以较小的切削深度再次切削时，则刀具不易切人，并且使刀具容易磨损，沈阳机床一厂因此应设法减轻这种现象。
切削过程中变形和摩擦所消耗功的绝大部分转变为热能。切削热来源于三个变形区。在第1变形区内被切材料发生弹性变形和塑性变形而产生的热量，分别用Ql和Q2表示；在第Ⅱ变形区有刀具前刀面与切屑摩擦而产生的热量，用Q，表示；在第Ⅲ变形区内有刀具后刀面与工件摩擦而产生的热量，用Q：表示。
切削时所产生的热量由切屑、工件、刀具及周围介质传出，加工中心分别用Q，、Q，、口，和Q8表示。上述切削热的产生和传散的平衡关系式为
Q二Q1+Q2+Q3+Qx二Q5+Q6+Q7+Qx
例如不用切削液，以中等切削速度切削钢件时，切削热由各部分传出的比例：0，为50％-80％，Q，为10％—40％，Q，为3％—9％，Q。为1％。
(二)切削区温度的分布
切削区温度通常是指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。沈阳机床一厂实际上，切屑、工件和刀具上各点处的温度是不相同的。例如，在切削低碳钢时，若u二200m／min、／：0．25mm／r，离切削刃1mill处，温度可达1000~C，它比切屑中平均温度高2—2．5倍，比工件中的平均温度约高20倍。这是由于该处热量集中不易传散所致。
(三)切削温度对工件、刀具和切削过程的影响
1．切削温度对工件材料机械性能的影响, 切削时温度虽然很高，加工中心但对工件材料硬度、强度的影响并不很大，对剪切区应力的影响也不明显。其原因是：切削速度较高时，变形速度很高，其对增加材料强度的影响足以抵消切削温度降低强度的影响；另外，切削温度是在切削变形过程中产生的，因此对剪切面上的应力应变状态来不及产生很大的影响，只对切屑底层的剪切强度产生影响。
实验表明：工件材料预热至500—800~C后进行切削，切削力下降很多。但高速切削时温度达到800—900~C，切削力却下降不多，这是因为切削温度对剪切区工件材料强度影响不大。沈阳机床一厂加热切削是切削难加工材料的一种好方法，被普遍应用，如等离子焰加热切削效果较好。
2．切削温度对刀具材料的影响
硬质合金的性质之一是在高温时，强度比较高，韧性比较好。因此，适加工中心当提高切削温度以防止硬质合金崩刃，对提高其耐用度是有利的。
3．切削温度对工件尺寸的影响
工件受热膨胀，尺寸发生变化，切削后不能达到精度要求。在加工细长轴时，工件因受热而变长，但因夹固在机床上不能自由伸长而发生弯曲，加工后使中部直径变大。另外，刀杆受热膨胀，使实际背吃刀量增加，改变了工件的加工尺寸。
在精加工和超精加工时，切削温度对加工精度的影响十分突出，必须特别注意降低切削温度。
(四)影响切削温度的因素
1．切削用量
切削用量中以切削速度对切削温度的影响最大。实验得出，沈阳机床一厂当切削速度增大一倍时，切削温度约增高20％—30％；当进给量增加一倍时，切削温度增高约15％-18％；当背吃刀量增加一倍时，加工中心切削温度增高10％左右。
2．刀具几何参数
凡是能减少切削过程产生热量的因素，都能降低切削温度；凡是能改善散热条件的因素，也都能降低切削温度。前角增大、切削变形减小；切削力降低，消耗的功率减小，所以切削温度降低。但前角又不宜过大，否则散热条件不好，切削温度反而增加。主偏角减小，在相同的条件下，切削刃参加工作的长度增加，而切削厚度减薄，散热条件好，所以切削温度下降。
3．刀具磨损
磨损后的刀具，后刀面刀刃处形成后角等于零的棱边，使刀具与已加工表面摩擦加大，增加了功率的消耗。刀具磨损后，切削刃变钝，刃区前方对切屑的挤压作用增大，沈阳机床一厂加工中心塑性变形增加，从而使切削力及功率的消耗增加。上述原因均使产生的切削热增加，所以当刀具磨损严重后切削温度会急剧升高。
4．被加工材料
材料的强度高、硬度高，切削时消耗的切削功越多，产生的切削温度也越高。材料的导热系数越低，切削区传出的热量越少，切削温度就越高。
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