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                        東莞市婁星五金機械有限公司-{$ModuleKeyword$}-鉚釘機,攻牙機,鉚接機,精密氣動攻牙機,氣動攻牙機,攻牙機配件,刀具設定儀,強力手動攻牙機, 電動攻牙機,多頭攻牙機,多頭鉆孔機,多軸鉆孔攻牙機,精密桌上型鉆孔機,鉆孔機,對刀儀,攻牙動力頭,攻牙主軸頭
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                        低頻振動攻牙的切屑形成機理及斷屑機理

                        添加時間:2016-7-18 15:15:28    查看:

                        1、普通攻牙的切屑形成

                        普通攻牙機的切屑是在絲錐與工件接觸并形成強烈擠壓,產生大范圍的彈塑性變形和大量的滑移變形后產生的。從絲錐接觸工件到產生切屑的過渡過程,攻牙扭矩是從小到大變化的,并在連續切削時趨于基本穩定。但工件材料本身存在偏析、氣泡、夾雜物等微觀缺陷,使攻牙扭矩即使在穩定切削狀態下也產生波動,這會引起絲錐作微小的顫振,使所得到切屑厚度不同,新生的表面粗糙不平。因此扭矩波形表現為在平均扭矩上疊加了復雜的交流成分。

                        攻牙機

                        2、振動攻牙刀齒的運動與切屑形成機理

                        振動攻牙時,絲錐相對工件作有公轉的扭轉振動,其切削齒的運動軌跡與切削扭矩之間的關系見圖 3.5。其中,LG為扭轉振動的回量;LT為每振動周期的純切削量;t 為時間;θ為切削刃的角位移;M 為攻牙扭矩。

                         振動攻牙刀齒的運動與切屑形成機理

                        在每個周期中,刀刃只在很短的時間內進行切削。由于純切削量 LT很小,當切削狀態還在過渡階段時,刀刃就開始回退并與切削區分離,從而形成瞬時脈動切削。因此切屑是在刀屑之間靜擠壓力和變形區域很小的沖擊作用下形成的。攻牙扭矩理論上表現為圖 3.5 所示的周期性脈沖波形,這與普通攻牙切屑的生成存在本質區別 。

                         

                        3、振動攻牙的切屑類型

                        根據所加工的材料不同,振動攻牙所產生的切屑和普通切削基本相似,大致為以下四種:

                        3.1. 帶狀切屑 

                        帶狀切屑是最常見的一種切屑(圖 3.6-a)它的內表面是光滑的,外表面是有毛刺的。如果用顯微鏡觀察,在外表面上也可看到剪切面的條紋,但每個單元很薄,肉眼看來大體上是平整的。

                         攻牙扭矩理論

                        普通加工塑性材料常常出現這樣的切屑,它的切削過程平穩,切削力波動較小,已加工表面粗糙度較小。攻牙加工過程中,由于屬于半封閉的多刃切削過程,切屑在加工區內受到振動,所以不易形成此類切屑,從減小攻牙扭矩,提高加工精度的角度來講,就是要盡量避免產生此類切屑。但是,對于塑性大的金屬如鈦合金也會產生這類切屑。 

                        3.2. 擠裂切屑

                        如圖(3.6- b)所示,這類切屑的外形與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形,內表面有時有裂紋。這類切屑之所以呈鋸齒形,是由于它的第一變形區較寬,在剪切滑移過程中滑移量較大。由滑移變形所產生的加工硬化使剪切力增加,在局部地方達到材料的破裂強度。這種切屑大都在切削速度較低,切削厚度較大,刀具前角較小時產生。

                        3.3. 單元切屑

                        單元切屑的外觀特點,是一系列互不相連的形狀不規則的切屑單元,就像一堆形狀各異的砂粒。從形成機理上說,它的形成過程是一個隨機的(既不連續也不穩定)塑性流動過程。以很低的速度、很大的切削厚度和很小的前角切削塑性材料,往往可以得到這種單元切削。在切削過程中一般要避免產生此類切屑。

                         

                        3.4. 崩碎切屑

                        在加工鑄鐵等脆性材料時常產生此類切屑。它的外觀特點和單元切屑差不多,但是二者形成機理不同。崩碎切屑的形成過程是一系列隨機的脆性斷裂過程,幾乎未受到塑性變形。

                         

                        4、振動攻牙機的切屑卷曲機理

                        通過對鋁合金(ZL102)、鈦合金(TC4)、高強度鋼(PCrNi1Mo)、不銹鋼四種材料的振動攻牙與普通攻牙的對比試驗,對其切屑進行觀察發現以下特征:

                        (1)對于這四種材料,無論采用振動攻牙還是普通攻牙,生成的切屑類型均為擠裂切屑或單元切屑;

                        (2)對于擠裂切屑,采用振動攻牙方法生成的切屑尺寸比普通攻牙方法生成的切屑長,其卷曲程度沒有普通攻牙切屑大。

                        對于采用振動攻牙方法生成的擠裂切屑的尺寸要比普通攻牙方法生成的擠裂切屑要長這個特征,要從切屑的卷曲機理的角度進行理解。

                        無論采用何種加工方法切屑的受力如下圖 3.7。

                         

                         

                        5、振動攻牙的斷屑機理

                        對于難加工材料的小孔徑攻牙,常常出現不容易斷屑,切削扭矩增大,切屑堵塞,絲錐斷裂的現象,嚴重的情況甚至不能加工。振動攻牙由于特殊的斷屑機理,切屑容易生成和排出,如下圖 3.8 所示。

                         

                        切屑 b 從刀刃沿前刀面流出。在加工不銹鋼等材料時,由于材料的塑性很好,切屑不易折斷。隨著加工的進行,切屑 b 變長,并發生卷曲,形成連續的螺卷,充滿容屑槽,造成堵塞。所以摩擦扭矩明顯增大,嚴重的情況致使絲錐斷裂。但是對于振動攻牙,可以促進斷屑。其主要原因有以下兩方面:

                        1)振動攻牙屬于進-退-進的間斷切削,在前一個周期的結束之際,即絲錐進行后退運動的初始時刻,切屑b 形成,并進入容屑槽。其長度大致與凈切削量相等(前進量與后退量之差),如圖 3.8 所示。在下一個周期,絲錐重新進入切削區,對切屑 b 會有一沖擊作用,在此沖擊作用下,切屑很容易從刀尖處斷裂。不會發生卷曲。并且通過減小刀屑接觸長度,還可以減小前刀面上的摩擦力和切削抗力。

                        不過,需要指出的是,回退過程對切屑向下的彎折作用,對高強度材料的攻牙可能存在不利的影響,對于一次后角不為零的絲錐可能會引起崩刃。

                        2)如果此沖擊作用不能造成切屑的斷裂,則隨著切削的進行,切屑的長度就會變長,大于凈切削量的長度。但是,同樣由于絲錐存在著相對于切削運動的后退,在此過程中,容屑槽會對切屑 b 有一作用力,使得切屑斷裂。

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