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金屬切削加工切屑形狀參數(shù)的量化計(jì)算

						

							來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  　作者:*  　日期:2008-5-12
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金屬切削加工切屑形狀參數(shù)的量化計(jì)算
    2008/3/27/09:36  

    

    


    


    1. 引言
    

    在金屬切削加工過程中，切屑形狀千變?nèi)f化，要實(shí)現(xiàn)切屑形成過程仿真，必須將切屑形狀參數(shù)化，并根據(jù)加工條件計(jì)算這些參數(shù)值。 

    多年來，國內(nèi)外學(xué)者對切屑形狀及其形成進(jìn)行了大量深入研究，建立起十幾種切屑形成模型，在切屑流動方向、切屑卷曲機(jī)理及切屑折斷方式等方面取得了重要成果。但由于切屑問題極為復(fù)雜，許多研究尚屬定性分析，特別是對切屑橫向卷曲還沒有量化計(jì)算的方法。

    

    本文根據(jù)切屑的形成機(jī)理及變形規(guī)律，分析影響切屑形狀各因素的主次程度，建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對切屑形狀參數(shù)量化計(jì)算，為切屑造型提供數(shù)據(jù)。 

    


    


    1
    圖1 螺旋切屑形狀參數(shù)
    

    2. 切屑形成及形狀參數(shù)
    刀具切入工件時，被切金屬層經(jīng)剪切面發(fā)生塑性滑移變形成為切屑，再經(jīng)刀具卷屑槽卷曲變形，形成一個等螺距螺旋形切屑，其形狀可由螺旋外徑2r、螺距p、螺旋面與軸的夾角q確定(如圖1)。切屑流出后受工件、刀具及機(jī)床等阻礙引起再度變形或折斷，從而產(chǎn)生各種類型的切屑，因此，其它類型切屑均可視為螺旋切屑的演變和組合。 

    由切削機(jī)理知，對螺旋形切屑產(chǎn)生影響的參數(shù)
    有：切屑上卷曲率1/rx，橫卷曲率1/rz，流屑角h。則螺旋切屑的形狀參數(shù)可表示為
    

    


    


    1
    		
(1) 
    

    


    1
    		
(2) 
    

    


    1
    		
(3)
    

    切削加工過程中，影響1/rx、1/rz及q的因素很多，諸如被加工材料的性質(zhì)、切削用量、刀具幾何參數(shù)、冷卻液及加工方式等。通過對主要影響因素的分析計(jì)算和對其它因素進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)切屑形狀參數(shù)的量化計(jì)算。 

    


    


    1
    圖2 切屑軸截面參數(shù)
    

    3. 切屑軸截面參數(shù)計(jì)算
    

    確定螺旋形切屑軸截面形狀的參數(shù)有：切屑厚度hch，切屑寬度bch，切屑偏角kch(如圖2)。 

    由切削原理可得到切屑軸截面參數(shù)計(jì)算公式 

    


    
hch=Ahf sinkr 
(4) 
    

    


    


    
bch= 
ap 
    

    

    

    
sinkr
    		
(5)
    

    
kch=arctan(Ahtankr) 
(6) 
    

    


    


    
其中變形系數(shù)Ah= 
cos(f-co) 
    

    

    

    
sinf
    

    式中進(jìn)給量f、切深ap、刀具主偏角kr及前角co為已知參數(shù)，剪切角f可用實(shí)驗(yàn)公式求出。 

    4. 切屑上卷曲率計(jì)算
    

    


    


    1
    圖3 切屑上向卷曲
    

    切屑上卷半徑R0主要與卷屑槽和積屑瘤有關(guān)，由于目前常用的硬質(zhì)合金刀具切削速度較高，一般不會產(chǎn)生積屑瘤，因此不考慮積屑瘤對切屑形成的影響。當(dāng)前刀面有卷屑槽時，切屑流出受槽型后壁的作用使切屑抬起，切屑根部受彎矩作用，在自由面一側(cè)形成壓應(yīng)力，在前刀面一側(cè)形成拉應(yīng)力，使切屑產(chǎn)生上向卷曲(見圖3)。由此可得 

    


    
R0=(w-lf)cos(s/2)
    

    


    


    


    其中刀屑接觸長度lf=km
    		
hDsin(f+b-g0) 
    

    

    

    
sinfcosb
    

    
切削厚度hD=f·sinkr
    

    式中w為卷屑槽寬，s為槽底夾角，實(shí)驗(yàn)系數(shù)km≈2，摩擦角b通過切削分力可求出。 

    設(shè)Cx為其它影響因素綜合系數(shù)，則切屑上卷曲率計(jì)算公式為 

    


    


    


    
1 
= 
Cx 
= 
Cx 
    

    



    

    
rx 
R0 
(w-lf)coss/2
    		
(7)
    

    5. 切屑橫卷曲率計(jì)算
    

    


    


    1
    圖4 切屑橫向卷曲
    

    目前對切屑橫向卷曲的研究還只是作定性分析，認(rèn)為影響切屑橫向卷曲的因素有兩項(xiàng)較為顯著：切屑在寬度方向形成側(cè)流和副切削刃參加切削。據(jù)此從理論上建立切屑橫向曲率計(jì)算公式，未知因素由實(shí)驗(yàn)系數(shù)調(diào)整。 

    設(shè)切屑形成時在寬度方向上的變形量為D，受工件阻礙引起長度方向上的速度差Dv=v2-v1，同時產(chǎn)生角速度w=v2/rz1=v1/(rz1-bD)(見圖4)；令Dv=(D/kw1bD)v1，D=bch-bD，系數(shù)kw1由實(shí)驗(yàn)求出，則切屑側(cè)流引起的曲率為 

    


    
1 
= 
D 
    

    


    

    
rz1 
bD(D+kw1bD)
    

    在同樣切削厚度下，主副切削刃承擔(dān)的負(fù)荷相當(dāng)時，切屑橫向曲率接近最大；而切削厚度越大，副切削刃對切屑的橫向卷曲影響也越大。令主副切削刃長度之比為x，kw2和aw為實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)，則副切削刃參與切削引起的曲率為 

    


    
1 
=kw2xhDaw 
    

    

    

    
rz2
    

    采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，令kw1、kw2和aw分別以步長1、0.1和0.1在1-5、0-1和0-1的范圍內(nèi)變化，代入各式求出計(jì)算值Crz，通過切削實(shí)驗(yàn)得到測量值Lrz，求出使S(Lrz-Crz)²最小的一組系數(shù)kw1、kw2和aw。 

    設(shè)Cz為其它影響因素綜合系數(shù)，則切屑橫卷曲率計(jì)算公式為 

    


    


    1
    		
(8)

    

    6. 切屑流屑角計(jì)算
    

    直角切削時，切屑沿切削刃垂直方向流出，而三維切削時切屑流出方向與主切削刃垂直方向成一夾角，此角近似等于流屑角h。分析流屑角的方法有多種：Stabler法則提出h=cls，Colwell認(rèn)為切屑流動方向近似垂直于切削刃弦，Wang and Mathew指出刀尖圓弧半徑和切削刃傾斜程度是影響切屑流向的主要原因。 

    能夠對流屑角定量計(jì)算的方法是流屑角實(shí)驗(yàn)回歸方程： 

    l=0.21ap-0.74f0.424(rs+0.45)0.68(kr-16)1.280.99gn+cls
    

    式中c≈0.62-0.67，是與工件材料有關(guān)的系數(shù)。 

    設(shè)在一道加工工序(或工步)中不需換刀，則刀具參數(shù)為常數(shù)。令 

    Cl1=0.21(rs+0.45)0.68(kr-16)1.280.99gn，Cl2=cls
    則計(jì)算流屑角公式可簡化為 

    


    


    1
    		
(9)

    

    7. 結(jié)論
    

    切屑的一般形態(tài)是等螺距螺旋形切屑，其軸截面參數(shù)hch、bch及kch由式(4)、(5)、(6)計(jì)算，形狀參數(shù)2r、p及q由式(1)、(2)、(3)計(jì)算確定；其中的影響因素1/lx、lz及h用式(7)、(8)、(9)近似計(jì)算得到其參數(shù)值。根據(jù)切屑參數(shù)hch、bch及kch及2r、p、q的定量值可對切屑進(jìn)行特征造型。 
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    • 樓上的，你是不是吃不到葡萄說葡萄酸啊，自己怎么不去反省自己，有本事明年也拿個第一，不要學(xué)阿扁在這打口水戰(zhàn)，沒用的。
      來自 125.92.32.16 的中國幕墻網(wǎng)讀者對《“晶藝”杯07—08年中國幕墻網(wǎng)大型讀者調(diào)查活動》的評論
    • 我個人認(rèn)為去議論哪個品牌的膠好壞，不如選一個合適自己使用的品牌區(qū)支持不是更好！我個人認(rèn)為：膠質(zhì) 性價比 和自身工程的要求考慮到位 什么腳都可以使用。
      來自 117.25.178.238 的讀者對《2010幕墻門窗行業(yè)產(chǎn)品選用指南》的評論
    • 我是做幕墻工程的，用過安泰的膠，質(zhì)量很好，關(guān)鍵是售后服務(wù)特別好，很負(fù)責(zé)。
      來自 119.4.57.18 的讀者對《2010幕墻門窗行業(yè)產(chǎn)品選用指南》的評論
    • CCTV真的很了不起！ 你去看看，盛興只做了個側(cè)面的裙樓部分，他能做得了主體嗎？ 北京江河CCTV項(xiàng)目部已經(jīng)成為了現(xiàn)在中國高端幕墻小組的領(lǐng)袖！
      
北京江河，我看好你...
      來自 218.85.105.184 的中國幕墻網(wǎng)讀者對《奧運(yùn)建筑的幕墻外衣——為最愛的奧運(yùn)工程喝彩》的評論
    • 恭喜，恭喜。
      
相信之江公司的產(chǎn)值會大增，服務(wù)會更上一層樓。
      
希望嚴(yán)把產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)產(chǎn)品防偽技術(shù)，壓制假冒。
      來自 221.15.149.26 的讀者對《賀之江“金鼠牌”膠獲“中國名牌產(chǎn)品”》的評論
    • 萬豪膠質(zhì)量好，服務(wù)好，卻未能進(jìn)前三名，真是遺憾！�。�
      來自 119.84.145.237 的讀者對《2012-2013行業(yè)讀者票選——膠行業(yè)品牌排行榜》的評論
    • 總的來看，施工材料成本高啦！安裝工費(fèi)老板不去考慮，反正是一樣包給工人！--我們搞了新東西也有，老板不用，我們就沒辦法了！
      來自 222.62.111.34 的讀者對《興發(fā)掛鉤式幕墻獲得門窗幕墻業(yè)專家認(rèn)可》的評論
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          本月企業(yè)關(guān)注度排名[設(shè)備]
        
    
      
    
      
    
        
    
          
		  	
		  
        
    
      
    
      
    
        
    
          
        
    
      
    
      
    
        
    
          本月產(chǎn)品人氣值排名[設(shè)備]
        
    
      
    
      
    
        
    
          
		  	
          
        
    
      
    		
  
    

    

    
  
    
    
  
    

    

    
  
    
    
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