- Nov 19 Mon 2007 17:04
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硬质合金www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 17:04
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其他刀具材料www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 17:03
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刀具材料的新发展 www.tool-tool.com
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一般地说，由于社会发展的需要和科学技术的进步，以至在切削加工领域中，工件的情况经常随之发生新的变化，例如，工件材料的机械(力 学)性能以及工件加工精度的要求不断提高，工件结构、形状的复杂化和多样化，产品品种和批量的多元化，等等。面对工件方面的新情况，每每要向刀具提出更新 更高的要求。同时，人们为了获取高效益，不断提高切削加 工生产率，也经常地促进高性能刀具的开发。而高性能的、适应工件新情况的刀具，它们的问世，常常与材料的发展相关联。随着科学技术的发展，新刀具材料诞生 后，刀具性能就跃上新台阶，可以适应工件的新情况，或提高切削速度，获得较高的生产率。依据—定角度来观察，刀具与被加工工件双方，有着相互促进、交替发 展的关系。
一般地说，由于社会发展的需要和科学技术的进步，以至在切削加工领域中，工件的情况经常随之发生新的变化，例如，工件材料的机械(力 学)性能以及工件加工精度的要求不断提高，工件结构、形状的复杂化和多样化，产品品种和批量的多元化，等等。面对工件方面的新情况，每每要向刀具提出更新 更高的要求。同时，人们为了获取高效益，不断提高切削加 工生产率，也经常地促进高性能刀具的开发。而高性能的、适应工件新情况的刀具，它们的问世，常常与材料的发展相关联。随着科学技术的发展，新刀具材料诞生 后，刀具性能就跃上新台阶，可以适应工件的新情况，或提高切削速度，获得较高的生产率。依据—定角度来观察，刀具与被加工工件双方，有着相互促进、交替发 展的关系。
历 史事实表明在切削加工发展过程中，刀具材料始终是最积极的因素。19世纪末，出现了高速钢，其切削性能和加工效率比过去的碳素工具钢、合金工具钢有了很大 提高。用高速钢刀具加工当时常用的碳素结构钢和合金结构钢，可以胜任。但在进入20世纪后，特别是第二次世界大战以来，各种新的工程结构材料相继出现，其 机械(力学)性能和加工难度不断提高，加工批量日益加大，用高速钢刀具则加工效率太低，刀具使用寿命过短。于是20 世纪30年代出现了硬质合金，其切削效率可比高速钢提高4—10倍，可以切削高速钢所不能加工的材料。20世纪中叶以后，为适应更难加工材料的要求，又出 现了复合陶瓷及金刚石、CBN超硬刀具材料；高速钢与硬质合金则发展了许多新品种，其性能比原来的有了大幅度提高。可以说，20世纪是刀具材料大发展的历 史时期，各种新品种、新牌号的刀具材料不断涌现。迄今，常用的切削速度和加工效率比一百年前提高了100倍以上。当前，各种刀具材料的应用，以高速钢和硬 质合金为最多；陶瓷约为1％—3％；超硬材料尚只在小范围内使用。CVD和PVD涂层刀具在近20年内有了很大的发展。
- Nov 19 Mon 2007 17:02
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研究金属切削变形过程的意义和方法www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 17:01
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切削变形系数和剪应变www.tool-tool.com
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切削变形程度的衡量
实践表明，在金属切削加工中，刀具切下的切屑厚度(hch)通常都要大于工件上切削层的厚度hD，而切屑长度lch，却小于切削层长度lc，参看图3— 12。根据这一事实来衡量切削变形程度，就得出了切削变形系数Λh的概念；切屑厚度hch与切削层厚度hD 之比，称为厚度变形系数Λha；而切削层长度lc与切屑长度lch之比，称为长度变形系数Λhl，即：
(3—1)
(3—2)
由于工件上切削层变成切屑后宽度的变化很小，根据体积不变原理，显然
(3—3)
变形系数Λh是大于1的数，在原苏联的教科书中，概念相同，但叫做“收缩系数”，而在英美则以hD／hch＝lch／lch＝γc表示，称为“切削比”。可知切削比即变形系数的倒数。
变形系数Λh直观地反映了切削变形程度，并且比较容易测量：lc是试件对应于切屑长度lch的切削层长度；lch可在试验时用电器保险丝量出。显见，Λh 值越大；表示切屑越厚越短，标志着切削变形越大。这个方法很简便，但也很粗略，有时不能反映剪切变形的真实情况；因而有必要研究衡量变形程度的其他方法。
二、剪应变
切削过程中金属变形的主要形式既然是剪切滑移，那么，采用剪应变ε这一指标来衡量变形程度，应该说是比较合理的。如图3—13所示，当平行四边形0HNM发生剪切变形后，变为0GPM形，其剪应变为
在切削过程中，这个剪应变，可以近似地看成是发生在剪切面NH上。剪切面NH被移到PG的位置，故有
则得
(3—4)
或
(3-5)
三、剪应变与变形系数的关系
从图3—12中可以推出Λh和φ的关系。
故 (3—6)
由式3—6可知，当剪切角φ增大时，变形系数Λh减小。将上式变换后可写成
(3—7)
将式3—7代入式3—4，可得
(3—8)
图3—14表示式3—8中ε、Λh的函数关系。图中各曲线表示γ0等于某—定值时ε和Λh的关系。由图可知：
(1)变形系数并不等于剪应变ε。
(2)当Λh≥．5时，对于某一固定的前角，剪应变ε与变形系数Λh成正比。因此，在一般情况下，变形系数Λh可以在一定程度上反映剪应变ε的大小。
(3)当Λh＝1时，即hD=hch，剪应变并不等于零，因此，切屑还是有变形的。
(4)当γo＝-15—300，变形系数Λh即使具有同一的数值，倘若前角不相同，ε仍然不相等，前角越小，ε就越大。
(5)当Λh＜1.2时，不能用Λh表示变形程度。原因是：当Λh在1.2—1之间，Λh虽减小，而ε6却变化不大；当Λh＜l时，Λh稍有减小，而ε却反而大大增加。
切削变形程度的衡量
实践表明，在金属切削加工中，刀具切下的切屑厚度(hch)通常都要大于工件上切削层的厚度hD，而切屑长度lch，却小于切削层长度lc，参看图3— 12。根据这一事实来衡量切削变形程度，就得出了切削变形系数Λh的概念；切屑厚度hch与切削层厚度hD 之比，称为厚度变形系数Λha；而切削层长度lc与切屑长度lch之比，称为长度变形系数Λhl，即：
(3—1)
(3—2)
由于工件上切削层变成切屑后宽度的变化很小，根据体积不变原理，显然
(3—3)
变形系数Λh是大于1的数，在原苏联的教科书中，概念相同，但叫做“收缩系数”，而在英美则以hD／hch＝lch／lch＝γc表示，称为“切削比”。可知切削比即变形系数的倒数。
变形系数Λh直观地反映了切削变形程度，并且比较容易测量：lc是试件对应于切屑长度lch的切削层长度；lch可在试验时用电器保险丝量出。显见，Λh 值越大；表示切屑越厚越短，标志着切削变形越大。这个方法很简便，但也很粗略，有时不能反映剪切变形的真实情况；因而有必要研究衡量变形程度的其他方法。
二、剪应变
切削过程中金属变形的主要形式既然是剪切滑移，那么，采用剪应变ε这一指标来衡量变形程度，应该说是比较合理的。如图3—13所示，当平行四边形0HNM发生剪切变形后，变为0GPM形，其剪应变为
在切削过程中，这个剪应变，可以近似地看成是发生在剪切面NH上。剪切面NH被移到PG的位置，故有
则得
(3—4)
或
(3-5)
三、剪应变与变形系数的关系
从图3—12中可以推出Λh和φ的关系。
故 (3—6)
由式3—6可知，当剪切角φ增大时，变形系数Λh减小。将上式变换后可写成
(3—7)
将式3—7代入式3—4，可得
(3—8)
图3—14表示式3—8中ε、Λh的函数关系。图中各曲线表示γ0等于某—定值时ε和Λh的关系。由图可知：
(1)变形系数并不等于剪应变ε。
(2)当Λh≥．5时，对于某一固定的前角，剪应变ε与变形系数Λh成正比。因此，在一般情况下，变形系数Λh可以在一定程度上反映剪应变ε的大小。
(3)当Λh＝1时，即hD=hch，剪应变并不等于零，因此，切屑还是有变形的。
(4)当γo＝-15—300，变形系数Λh即使具有同一的数值，倘若前角不相同，ε仍然不相等，前角越小，ε就越大。
(5)当Λh＜1.2时，不能用Λh表示变形程度。原因是：当Λh在1.2—1之间，Λh虽减小，而ε6却变化不大；当Λh＜l时，Λh稍有减小，而ε却反而大大增加。
- Nov 19 Mon 2007 17:01
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切削刀具的剪 切 角www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 17:00
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切屑的种类www.tool-tool.com
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由于工件材料不同，切削条件不同，切削变形的程度也就不同，因而所产生的切屑形态也就多种多样。归纳起来，可分为以下四种类型(见图3—17)。从左到右依次为带状切屑、节状切屑、粒状切屑及崩碎切屑。
一、带状切屑
带 状切屑是最常见的—种切屑。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的；如用显微镜观察，在侧面上也可以看到剪切面的条纹，但每个层片薄，肉眼看起来大体是平 整的。 这种切屑的形成过程已如前节图3—11所述。一般加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。它的切削过程比较 平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
二、节状切屑
节状切屑，又称挤裂切屑，和带状切屑不周之处在于外弧表面里锯齿形，内弧表面有时有裂纹。这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。
三、粒状切屑(单元切削)
当切屑形成时，如果整个剪切面上剪应力超过了村料的破裂强度，则赞个单元被切离，成为梯形的粒状切屑。由于各粒形状相似，所以又叫单元切屑。
四、崩碎切屑
切削脆性金属时，由于材料的塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属末经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断；形成不 规则的碎块状切屑，同时使工件加工表面凹凸不平。工件材料越是硬脆，切削厚度越大时，越容易产生这类切屑[51]，一般称为崩碎切屑。
前三种切屑是切削塑性金属时得到的。形成带状切屑时切削过程最平稳，切削力的波动最小，形成粒状切屑时切削力波动最大。在生产中—般最常见到的是带状切屑；当切削厚度大时，则得到节状切屑，单元切屑比较少见。
在形成节状切屑的情况下，改变切削条件：进一步减小前角，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑；反之，如加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，则可得到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。
由于工件材料不同，切削条件不同，切削变形的程度也就不同，因而所产生的切屑形态也就多种多样。归纳起来，可分为以下四种类型(见图3—17)。从左到右依次为带状切屑、节状切屑、粒状切屑及崩碎切屑。
一、带状切屑
带 状切屑是最常见的—种切屑。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的；如用显微镜观察，在侧面上也可以看到剪切面的条纹，但每个层片薄，肉眼看起来大体是平 整的。 这种切屑的形成过程已如前节图3—11所述。一般加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。它的切削过程比较 平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
二、节状切屑
节状切屑，又称挤裂切屑，和带状切屑不周之处在于外弧表面里锯齿形，内弧表面有时有裂纹。这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。
三、粒状切屑(单元切削)
当切屑形成时，如果整个剪切面上剪应力超过了村料的破裂强度，则赞个单元被切离，成为梯形的粒状切屑。由于各粒形状相似，所以又叫单元切屑。
四、崩碎切屑
切削脆性金属时，由于材料的塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属末经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断；形成不 规则的碎块状切屑，同时使工件加工表面凹凸不平。工件材料越是硬脆，切削厚度越大时，越容易产生这类切屑[51]，一般称为崩碎切屑。
前三种切屑是切削塑性金属时得到的。形成带状切屑时切削过程最平稳，切削力的波动最小，形成粒状切屑时切削力波动最大。在生产中—般最常见到的是带状切屑；当切削厚度大时，则得到节状切屑，单元切屑比较少见。
在形成节状切屑的情况下，改变切削条件：进一步减小前角，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑；反之，如加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，则可得到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。
- Nov 19 Mon 2007 17:00
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前刀面上刀—屑的摩擦www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 17:00
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积屑瘤的形成及其对切削过程的影响www.tool-tool.com
- Nov 19 Mon 2007 16:59
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影响切削变形的因素www.tool-tool.com
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知道，除了前角γ0之外，摩擦角β也影响切屑的变形。可见凡是能够影响摩擦系数μ的因素都会影响切削变形。从§ 3—6中知道，刀—屑的摩擦主要是紧密型接触的摩擦，因此，可以通过式3—18去了解各种因素影响摩擦系数的途径。从式3—18
- Nov 19 Mon 2007 16:59
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切削塑性变形的位错理论简介www.tool-tool.com
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切削塑性金属时，切削层金属要经过塑性变形才能转变为切屑，可是§3—3讲的变形系数和剪应变只是对塑性变形程度所作的宏观表达，如能对塑性变形的微观机理有所了解，则认识就更为深入，为此还得学习一些有关位错理论的知识。
切削塑性金属时，切削层金属要经过塑性变形才能转变为切屑，可是§3—3讲的变形系数和剪应变只是对塑性变形程度所作的宏观表达，如能对塑性变形的微观机理有所了解，则认识就更为深入，为此还得学习一些有关位错理论的知识。
- Nov 19 Mon 2007 16:58
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硬脆材料的切削机理www.tool-tool.com
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V.Piispanen 提出的卡片式切削模型能简要地说明切屑的形成过程和切削层转化为切屑时经历的变形程度。M.E.Merchant根据这个模型提出了切削力和剪切角公式。 由此可见，切削模型能帮助人们理解切削的机理。但是，这个切削模型只适用于塑性金属的切削，而对于脆性材料的切削便失效了。这是因为这个卡片式模型是以塑 性力学的剪切变形和滑移原理为基础构造起来的。而脆性材料切削时切削层的切除是经过断裂破碎而成为切屑的。所以对于硬脆材料，必须以脆性断裂力学为基础建 立起来的切削模型才是有效的。
V.Piispanen 提出的卡片式切削模型能简要地说明切屑的形成过程和切削层转化为切屑时经历的变形程度。M.E.Merchant根据这个模型提出了切削力和剪切角公式。 由此可见，切削模型能帮助人们理解切削的机理。但是，这个切削模型只适用于塑性金属的切削，而对于脆性材料的切削便失效了。这是因为这个卡片式模型是以塑 性力学的剪切变形和滑移原理为基础构造起来的。而脆性材料切削时切削层的切除是经过断裂破碎而成为切屑的。所以对于硬脆材料，必须以脆性断裂力学为基础建 立起来的切削模型才是有效的。
