金属切削加工切屑形状参数的量化计算皮革篮球冻结机充电机电流表汽车水管We

金属切削加工切屑形状参数的量化计算

1. 引言

在金属切削加工过程中，切屑形状千变万化，要实现切屑形成过程仿真，必须将切屑形状参数化，并根据加工条件计算这些参数值。

多年来，国内外学者对切屑形状及其形成进行了大量深入研究，建立起十几种切屑形成模型，在切屑流动方向、切屑卷曲机理及切屑折断方式等方面取得了重要成果。但由于切屑问题极为复杂，许多研究尚属定性分析，特别是对切屑横向卷曲还没有量化计算的方法。

本文根据切屑的形成机理及变形规律，分析影响切屑形状各因素的主次程度，建立数学模型，实现对切屑形状参数量化计算，为切屑造型提供数据。

2. 切屑形成及形状参数

刀具切入工件时，被切金属层经剪切面发生塑性滑移变形成为切屑，再经刀具卷屑槽卷曲变形，形成一个等螺距螺旋形切屑，其形状可由螺啃咬玩具旋外径2r、螺距p、螺旋面与轴的夹角q确定(如图1)。切屑流出后受工件、刀具及机床等阻碍引起再度变形或折断，从而产生各可以有效的保护和延长实验机本身的使用寿命种类型的切屑，因此，其它类型切屑均可视为螺旋切屑的演变和组合。

图1 螺旋切屑形状参数

由切削机理知，对螺旋形切屑产生影响的参数有：切屑上卷曲率1/rx，横卷曲率1/rz，流屑角h。则螺旋切屑的形状参数可表示为(1)

(2)

(3)

切削加工过程中，影响1/rx、1/rz及q的因素很多，诸如被加工材料的性质、切削用量、刀具几何参数、冷却液及加工方式等。通过对主要影响因素的分析计算和对其它因素进行综合实验攀登架，可实现切屑形状参数的量化计算。

3. 切屑轴截面参数计算

确定螺旋形切屑轴截面形状的参数有：切屑厚度hch，切屑宽度bch，切屑偏角kch(如图2)。

图2 切屑轴截面参数

由切削原理可得到切屑轴截面参数计算公式

hch=Ahf sinkr(4)bch=apsinkr(5)kch=arctan(Ahtankr)(6)其中变形系数Ah=cos(f-co)sinf

式筒灯中进给量f、切深ap、刀具主偏角kr及前角co为已知参数，剪切角f可用实验公式求出。

4. 切屑上卷曲率计算图3 切屑上向卷曲

切屑上卷半径R0主要与卷屑槽和积屑瘤有关，由于目前常用的硬质合金刀具切削速度较高，一般不会产生积屑瘤，因此不考虑积屑瘤对切屑形成的影响。当前刀面有卷屑槽时，切屑流出受槽型后壁的作用使切屑抬起，切屑根部受弯矩作用，在自由面一侧形成压应力，在前刀面一侧形成拉应力，使切屑产生上向卷曲(见图3)。由此可得

R0=(w-lf)cos(s/2)其中刀屑接触长度lf=kmhDsin(f+b-g0)sinfcosb切削厚度hD=f·sinkr

式中w为卷屑槽宽，s为槽底夹角，实验系数km≈2，摩擦角b通过切削分力可求出。

设Cx为其它影响因素综合系数，则切屑上卷曲率计算公式为

1=Cx=CxrxR0(w-lf)coss/2(7)

5. 切屑横卷曲率计算

目前对切屑横向卷曲的研究还只是作定性分析，认为影响切屑横向卷曲的因素有两项较为显著：切屑在宽度方向形成侧流和副切削刃参加切削。据此从理论上建立切屑横向曲率计算公式，未知因素由实验系数调整。

图4 切屑横向卷曲

设切屑形成时在宽度方向上的变形量为D，受工件阻碍引起长度方向上的速度差Dv=v2-v1，同时产生角速度w=v2/rz1=v1/(rz1-bD)(见图4)；令Dv=(D/kw1bD)v1，D=bch-bD，系数kw1由实验求出，则切屑侧流引起的曲率为

1=Drz1bD(D+kw1bD)

在同样切削厚度下，主副切削刃承担的负荷相当时，切屑横向曲率接近最大；而切削厚度越大，副切削刃对切屑的横向卷曲影响也越大。令主副切削刃长度之比为x，kw2和aw为实验确定的参数，则副切削刃参与切削引起的曲率为

1=kw2xhDawrz2

采用优化设计的方法，令kw1、kw2和aw分别以步长1、0.1和0.1在、和的范围内变化，代入各式求出计算值Crz，通过切削实验得到测量值Lrz，求出使S(Lrz-Crz) 最小的一组系数kw1、kw2和aw。

设Cz为其它影响因素综合系数，则切屑横卷曲率计算公式为(8)

6. 切屑流屑角计算

直角切削时，切屑沿切削刃垂直方向流出，而三维切削时切屑流出方向与主切削刃垂直方向成一夹角，此角近似等于流屑角h。分析流屑角的方法有多种：Stabler法则提出h=cls，Colwell认为切屑流动方向近似垂直于切削刃弦，Wang and Mathew指出刀尖圆弧半径和切削刃倾斜程度是古法琉璃影响切屑流向的主要原因。

能够对流屑角定量计算的方法是流屑角实验回归方程：l=0.21ap-0.74f0.424(rs+0.45)0.68(kr-16)1.280.99gn+cls

式中c≈0..67，是与工件材料有关的系数。

设在一道加工工序(或工步)中不需换刀，则刀具参数为常数。令Cl1=计算机接收数据并对其进行处理、绘制曲线0.21(rs+0.45)0.68(kr-16)1.280.99gn，Cl2=c测定金属材料抗冲击载荷能力的实验ls

则计算流屑角公式可简化为(9)

7. 结论

切屑的一般形态是等螺距螺旋形切屑，其轴截面参数hch、bch及kch由式(4)、(5)、(6)计算，形状参数2r、p及q由式(1)、(2)、(3)计算确定；其中的影响因素1/lx、lz及h用式(7)、(8)、(9)近似计算得到其参数值。根据切屑参数hch、bch及kch及2r、p、q的定量值可对切屑进行特征造型。

呼和浩特治疗癫痫的正规医院
晋城市做人流手术到医院
天津治癫痫效果好的医院
巴彦淖尔哪些医院专治白癜风