金屬切削刀具可靠性的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 23:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 晶體式測(cè)力儀。測(cè)力儀經(jīng)過(guò)標(biāo)定以后就可測(cè)出切削過(guò)程中各個(gè)分力的大小。切削熱 切削金屬時(shí)，由于切屑剪切變形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，這種熱叫切削熱。使用切削液時(shí)，刀具、工件和切屑上的切削熱主要由切削液帶走；不用切削液時(shí)，切削熱主要由切屑、工件和刀具帶走或傳出，其中切屑帶走的熱量最大，傳向刀具的熱量雖小，但前面和后面上的溫度卻影響著切削過(guò)程和刀具的磨損情況，所以了解切削溫度的變化規(guī)律是十分必要的。切削溫度 切削過(guò)程中切削區(qū)各處的溫度是不同的，形成一個(gè)溫度場(chǎng)切屑和工件的溫度分布，這個(gè)溫度場(chǎng)影響切屑變形、積屑瘤的大小、加工表面質(zhì)量、加工精度和刀具的磨損等，還影響切削速度的提高。一般說(shuō)來(lái)，切削區(qū)的金屬經(jīng)過(guò)剪切變形以后成為切屑,隨之又進(jìn)一步與刀具前面發(fā)生劇烈摩擦,所以溫度場(chǎng)中溫度分布的最高點(diǎn)不是在正壓力最大的刃口處，而是在前面上距刃口一段距離的地方。切削區(qū)的溫度分布情況，須用人工熱電偶法或紅外測(cè)溫法等測(cè)出。用自然熱電偶法測(cè)出的溫度僅是切削區(qū)的平均溫度。刀具磨損 具在切削時(shí)的磨損是切削熱和機(jī)械摩擦所產(chǎn)生的物理作用和化學(xué)作用的綜合結(jié)果。刀具磨損表現(xiàn)為在刀具后面上出現(xiàn)的磨損帶、缺口和崩刃等，前面上常出現(xiàn)的月牙洼狀的磨損，副后面上有時(shí)出現(xiàn)的氧化坑和溝紋狀磨損等。當(dāng)這些磨損擴(kuò)展到一定程度以后就引起刀具失效，不能繼續(xù)使用。刀具逐漸磨損的因素，通常有磨料磨損、粘著磨損、擴(kuò)散磨損、氧化磨損、熱裂磨損和塑性變形等。在不同的切削條件下，尤其是在不同切削速度的條件下，刀具受上述一種或幾種磨損機(jī)理的作用。例如，在較低切削速度下，刀具一般都因磨料磨損或粘著磨損而破損；在較高速度下，容易產(chǎn)生擴(kuò)散磨損、氧化磨損和塑性變形。刀具壽命 刀具由開(kāi)始切削達(dá)到刀具壽命判據(jù)以前所經(jīng)過(guò)的切削時(shí)間叫做刀具壽命(曾稱(chēng)刀具耐用度)，刀具壽命判據(jù)一般采用刀具磨損量的某個(gè)預(yù)定值，也可以把某一現(xiàn)象的出現(xiàn)作為判據(jù)，如振動(dòng)激化、加工表面粗糙度惡化，斷屑不良和崩刃等。達(dá)到刀具壽命后，應(yīng)將刀具重磨、轉(zhuǎn)位或廢棄。刀具在廢棄前的各次刀具壽命之和稱(chēng)為刀具總壽命?！ ∩a(chǎn)中常根據(jù)加工條件按最低生產(chǎn)成本或最高生產(chǎn)率的原則，來(lái)確定刀具壽命和擬定工時(shí)定額。切削加工性 指零件被切削加工成合格品的難易程度。它根據(jù)具體加工對(duì)象和要求，可用刀具壽命的長(zhǎng)短、加工表面質(zhì)量的好壞、金屬切除率的高低、切削功率的大小和斷屑的難易程度等作為判據(jù)。在生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，常以作為某種材料的切削加工性的指標(biāo)，它的含義是：當(dāng)?shù)毒邏勖鼮榉昼姇r(shí),切削該材料所允許的切削速度。越高，表示加工性越好,一般取60、20或10分鐘。加工表面質(zhì)量 通常包括表面粗糙度加工硬化殘余應(yīng)力、表面裂紋和金相顯微組織變化等。切削加工中影響加工表面質(zhì)量的因素很多，例如刀具的刀尖圓弧半徑進(jìn)給量和積屑瘤等是影響表面粗糙度的主要因素。刀具的刃口鈍圓半徑和磨損及切削條件是影響加工硬化和殘余應(yīng)力的主要因素。因此，生產(chǎn)中常通過(guò)改變刀具的幾何形狀和選擇合理的切削條件來(lái)提高加工表面質(zhì)量。切削振動(dòng) 切削過(guò)程中，刀具與工件之間經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng)(顫振)等類(lèi)型的機(jī)械振動(dòng)。自由振動(dòng)是由機(jī)床零部件受到某些突然沖擊所引起，它會(huì)逐漸衰減。強(qiáng)迫振動(dòng)是由機(jī)床內(nèi)部或外部持續(xù)的交變干擾力（如不平衡的機(jī)床運(yùn)動(dòng)件、斷續(xù)切削等）所引起，它對(duì)切削產(chǎn)生的影響取決于干擾力的大小及其頻率。自激振動(dòng)是由于刀具與工件之間受到突然干擾力（如切削中遇到硬點(diǎn)）而引起初始振動(dòng)，使刀具前角、后角和切削速度等發(fā)生變化，以及產(chǎn)生振型耦合等，并從穩(wěn)態(tài)作用的能源中獲得周期性作用的能源，促進(jìn)并維持振動(dòng)。通常，根據(jù)切削條件可能產(chǎn)生各種原生型自激振動(dòng)，從而在加工表面上留下的振紋，又會(huì)產(chǎn)生更為常見(jiàn)的再生型自激振動(dòng)。上述各種振動(dòng)通常都會(huì)影響加刀表面質(zhì)量，降低機(jī)床和刀具的壽命，降低生產(chǎn)率，并引起噪聲，極為有害，必須設(shè)法消除或減輕。切屑控制 指控制切屑的形狀和長(zhǎng)短。通過(guò)控制切屑的卷曲半徑和排出方向，使切屑碰撞到工件或刀具上，而使切屑的卷曲半徑被迫加大，促使切屑中的應(yīng)力也逐漸增加,直至折斷切屑的卷曲半徑可以通過(guò)改變切屑的厚度、在刀具前面上磨制卷屑槽或斷屑臺(tái)來(lái)控制，其排出方向則主要靠選擇合理的主偏角和刃傾角來(lái)控制?，F(xiàn)代人們已能用兩位或三位數(shù)字編碼的方式來(lái)表示各種切屑的形狀，通常認(rèn)為短弧形切屑是合理的斷屑形狀。切削液 也稱(chēng)冷卻潤(rùn)滑液，用于減少切削過(guò)程中的摩擦和降低切削溫度，以提高刀具壽命、加工量和生產(chǎn)效率。常用的切削液有切削油、乳化液和化學(xué)切削液3類(lèi)。生產(chǎn)應(yīng)用 在設(shè)計(jì)和使用機(jī)床和刀具時(shí)，需要應(yīng)用切削原理中有關(guān)切削力、切削溫度和刀具切削性能方面的數(shù)據(jù)。例如，在確定機(jī)床主軸的最大扭矩和剛性等基本參數(shù)時(shí),要應(yīng)用切削力的數(shù)據(jù)。在發(fā)展高切削性能的新材料時(shí)，需掌握刀具磨損和破損的規(guī)律。在切削加工中分析熱變形對(duì)加工精度的影響時(shí),要研究切削溫度及其分布；在自動(dòng)生產(chǎn)線和數(shù)字控制機(jī)床上，為了使機(jī)床能正常地穩(wěn)定工作，甚至實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作,更要應(yīng)用有關(guān)切屑形成及其控制方面的研究成果,并在加工中實(shí)現(xiàn)刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償和刀具破損的自動(dòng)報(bào)警。為此，各國(guó)研制了品種繁多的在線檢測(cè)刀具磨損和破損的傳感器，其中大多數(shù)是利用切削力或扭矩、切削溫度、刀具磨損作為傳感信號(hào)。此外，為了充分利用機(jī)床，提高加工經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM),常需要應(yīng)用切削條件、刀具幾何形狀和刀具壽命等的優(yōu)化數(shù)據(jù)。因此，金屬切削原理這門(mén)學(xué)科在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，各國(guó)
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