切屑

切屑
金属材料的性能不同,其滑移性质也不相同,即使在相同条件下进行切削,所得切屑的类型、尺寸(变形程度)也不相同。

概述

切屑

切屑
金属切削加工时产生的铁屑、碎屑、屑片与锯齿状铁皮以及因切削所产生的热量将铁屑熔结或联合成的不定形金属物。
对于多晶体的塑性金属,切应力与作用于滑移线上的正应力的大小和方向无关,引起滑移面切变的原子移动是依次发生的,因此在切削塑性金属时容易得到连续状切屑。低塑性金属(或因形变硬化使塑性变差的金属)的切应力与正应力的大小和方向有关,容易产生刚性滑移(或称机械滑移),它与塑性金属发生的位错式滑移明显不同,由原子层组成的原子群在滑移面上相对于另一些材料层同时滑动,随着滑移的产生,滑移带的不完整性破坏增大,结果将导致宏观完整性破坏。因此,切削脆性金属时,容易因机械滑移而得到崩碎切屑。切削塑性金属时,断屑是需要解决的主要矛盾。为有利于断屑,应尽可能增大切屑的基本变形和附加变形。如以较高切削速度切削碳钢或合金钢时,为得到螺旋卷屑、长紧卷屑或C形切屑,车刀应采用外斜式卷屑槽,刀具合理几何参数范围:t=5°-15°,h=0.5-1.5mm,s=65°-80°;k值由背吃刀量则和进给量f决定,当 ap=0.4=20mm、f=0.15-1mm/r时,k=1.5-7mm。切削灰铸铁等脆性金属时,如何得到连续屑形也是一大难题。当刀具刚切入工件时,被切削金属层首先发生弹性变形;随即切屑在切削刃部开始产生裂口;刃前裂口以每秒上千米的速度发生失稳扩展,使被切削金属层产生不同方向的裂纹;裂纹贯穿整个切削厚度,形成不规则的崩碎切屑。加工HT200材料时,刀具前角和切削速度对切屑长度的影响。当切削速度v >2.5m/s,刀具前角γ0<=30°时,由于切削温度较高,切屑呈暗红色被“挤”出,虽然可得到硬度较高的连续形切屑(类似钢屑),但在此切削条件下切削力太大,切削温度过高,不适用于实际生产。选取较大的刀具前角虽可减小切屑变形,但在较高切削速度下,因切屑与前刀面接触长度减小,使切屑长度也缩短。此外,前角过大可能引起“自动切入”现象。在实际加工中,刀具前角取值一般在=10°-25°之间为宜。形成过程在金属切削过程中,如将机床、电机等发出的其它噪声排除在外,在塑性金属切屑的形成过程中可听到“咯吱、咯吱”的声响;在脆性金属切屑的形成过程中则可听到“咯酥、咯酥”的声响。根据金属学原理可知,点阵过渡到新的位置几乎是瞬时完成的,因此发出的声响并不是单纯的平直音。金属切削过程中原子键被破坏而引起的原子位置改变如晶粒破碎(沿晶或穿晶)、晶格扭曲等会发出爆裂声,这就为确定切削过程是否正常提供了一个判别条件。金属材料切削变形时,不仅切屑和已加工表面中的晶粒被拉长或破碎,而且各晶粒的晶格位向也会沿变形方向同时发生转动,使金属材料组织出现织构现象,由此形成的切屑横截面形状如图8所示。已加工表面的织构现象对加工表面质量不利(表面鳞刺的产生即与其有关)。由于切屑变形越大,织构现象越严重,因此精加工时应采用可减小切屑变形的切削条件,如高速切削、选取较大刀具前角和较小切削厚度、提高刃磨质量、使用润滑性能好的切削液、通过热处理工艺降低工件材料塑性等。