您的位置: 中国幕墙网首页 > 技术热点 > 正 文 　　 企业黄页

金属切削加工切屑形状参数的量化计算
来源:中国幕墙网收集整理 作者:* 日期:2008-5-12 　页面功能 【字体：大 中 小】【打印】【关闭】【评论】

金属切削加工切屑形状参数的量化计算
2008/3/27/09:36  

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。

1
图1 螺旋切屑形状参数

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。
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

 (1)

1

 (2)

1

 (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，可实现切屑形状参数的量化计算。

1
图2 切屑轴截面参数

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)。
由切削原理可得到切屑轴截面参数计算公式
hch=Ahf sinkr (4)
bch= ap
sinkr
 (5)
kch=arctan(Ahtankr) (6)
其中变形系数Ah= cos(f-co)
sinf
式中进给量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

1
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=km
 hDsin(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 = Cx
rx R0 (w-lf)coss/2
 (7)

5. 切屑横卷曲率计算

1
图4 切屑横向卷曲

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。
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 = D
rz1 bD(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 =kw2xhDaw
rz2
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1-5、0-1和0-1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)²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

1

 (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≈0.62-0.67，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=0.21(rs+0.45)0.68(kr-16)1.280.99gn，Cl2=cls

则计算流屑角公式可简化为

1

 (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。
下一篇：基于四轴CNC机床的球头立铣刀端刃重磨方案    
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
新闻评论： 查看更多评论
昵称：  
 请读者注意：由互联网带来的交互方便性， 您可对文章观点提出异议，但请注意文明用语。评论中的言论，并不代表本站观点。如发言超越国家法律规定的界限，发言者自行全权负责，本站将积极配合公安机关执行国家相关法律。
相关新闻：
  • 滚刀加工中螺纹链挂轮的实用计算方法
    •   08-6-3
  • 数控加工设备的标准化管理
    •   08-5-29
  • 高温合金的切削加工
    •   08-5-28
  • 影响加工表面物理力学性能的因素
    •   08-5-27
  • 在普通线切割机床上实现螺旋加工的方法
    •   08-5-26
  • 硬质合金铰刀诸元及其标准化
    •   08-5-21
  • 数控铣削加工进刀方式的探讨
    •   08-5-16
  • 铝合金型材阳极氧化膜滴碱试验法探讨
    •   08-5-14
  • 提高高速钢刀具使用寿命的氧氮处理
    •   08-5-13
  • 铰削试验研究和铰刀优化应用
    •   08-5-10
    维卡塑料（上海）有限公司
    德国维卡公司(VEKA AG)诞生于1969年的春天，其总部位于德国北部风景秀丽的森登郝斯特市。从一个单一生产木质百叶 窗的小企业，发展成为一个全球拥有18家独资子公司的跨国集团。1998年，维卡AG选址松江工业区兴建了维卡塑料（上 海）有限公司，并于2001年扩建了二期...
    联系电话：021-57686111
    广东（南海）有色金属技术创新中..
    广东有色金属技术创新中心是由南海科技局指导、大沥办事处直接领导的非盈利性科技中介服务机构，是政府为促进科技成果转化，服务有色金属行业产、供、销、技术等环节和主体，搭建政府与企业之间、企业与高校、科研单位之间的桥梁。通过广泛组织国内外的科技资源和行业资源，为广大有色金属企业提供...
    联系电话：0757-85570108
    济南天辰铝窗机器制造有限公司
    济南天辰铝窗机器制造有限公司，隶属于国内知名的门窗设备制造企业----天辰机器（集团）有限公司，坐落于亚洲最大的门窗及中空玻璃加工设备生产基地“天辰工业园”内，占地10万平方米，员工200余名，目前已在全国30多个城市建立完善的营销、服务网络。 天辰铝机公司...
    联系电话：0531-88877016
    上海亚泽金属屋面装饰有限公司
    　　上海亚泽金属屋面装饰工程有限公司是一家由香港亚泽新型建筑系统（国际）有限公司和上海耐富金属屋面装饰工程有限公司合资建立的高科技股份制企业，专业从事金属屋面墙面系统的设计、施工及销售，公司注册资金1100万元人民币，厂区面积1万多平方米，员工200余人，拥有高、中级工程师、...
    联系电话：021-51097019*8051
    上海新丽装饰工程有限公司
    　　上海新丽装饰工程有限公司由香港新丽装饰工程有限公司与上海建四实业有限公司于1993年5月18日合资组建，投资金额为2400万元人民币，注册资本金为2060万元人民币。公司具有国家建设部批准的建筑装修装饰工程专业承包壹级资质，装饰设计甲级资质，房屋建筑工程施工总承包贰级资质...
    联系电话：（021）64470048 （021）64070973
    三荣实业发展有限责任公司
    　　本公司是一家正旭日东升专业从事大型室内装修与幕墙工程的企业,注册总部重庆市，注册资金1198万元，为了更好的服务全国用户，已在杭州市、温州市、北京市、泸州市、南昌市等地设立了分公司，年产值逾亿元人民币。已获得建设部颁发资质有:建筑装修装饰工程专业承包壹级、建筑幕墙工程专业...
    联系电话：0577-88937377
    佛山市元通胶粘实业有限公司
    广东省佛山市元通胶粘实业有限公司成立于1998年，公司坐落在经济发达的广东省佛山市境内，周围高速公路、国道纵横交织，还有连接国内南北交通大动脉的广昆铁路直穿而过，多年来公司是一直从事于建筑用硅酮玻璃胶、硅酮密封胶，硅酮结构胶的研制、开发、生产和销售的民营企业，公司拥有...
    联系电话：0757-88368808 88368806
    上海创明智能遮阳技术有限公司
    　　创明智能遮阳技术公司是生产销售电动窗饰、智能遮阳产品的专业公司，总部及研发、生产基地设在广州，目前在北京、上海、武汉、广州、深圳、南海拥有六家销售公司和一家工厂，在杭州、苏州、南京、山东青岛、宁波设有办事处，销售网络遍及全国，各大中诚市都有经销、代理商。经过多年的发展，已...
    联系电话：0532-83652071
    版权申明：
    本网站所有文章版权，归中国幕墙网和作者所共有，未经允许请勿转载。
    转载要求：
    转载的图片、文件，链接请不要盗链到本站，且不准打上各自站点的水印，亦不能抹去本站水印。
    隐私条款：
    除非特别声明，否则文章所体现的任何观点并不代表中国幕墙网。