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帶鋸床鋸條切屑形態及形成機理

時間:2020-08-07 23:01 點擊次數:

鋸切變形和切屑的形成過程是金屬鋸切機理中最基本的內容。鋸齒齒刃與鋸切主運動方向垂直時,鋸切厚度沿齒刃方向是相同的,當鋸切寬度遠大于鋸切厚度時,中間部分處于平面應力狀態,這種鋸切狀態稱為二維鋸切或正交鋸切,如圖1(a)所示。鋸齒齒刃不與鋸切主運動方向垂直時,如圖2(b)所示,鋸齒處于三維鋸切狀態。三維鋸切的復雜性使得對具有前后角鋸齒的鋸切本質難于理解。為了簡化問題,便于分析,根據鋸床帶鋸條的實際鋸切狀態,本文以二維鋸切(正交鋸切)為例進行說明。

鋸床二維鋸切與三維鋸切

由于鋸床加工件材料的塑性不同,鋸切條件不同,會形成不同類型的切屑,對鋸切加工產生的影響不同。從變形的觀點出發,切屑行程的基本形態分為四種,如圖2所示。
鋸床切屑的基本形態

(1)帶狀切屑,如圖2(a)所示。切屑呈帶狀或螺旋狀,與鋸齒前面接觸的底層光滑,而背面呈毛茸狀。一般鋸切塑性材料(如低碳鋼、銅、鋁等),鋸切速度較高,鋸切厚度和進給速度較小,鋸齒前角較大時,形成此類切屑。此時,鋸切過程平穩,鋸切力波動較小,由于鋸切連續不斷,切屑斷屑后往往呈較長的絲狀或螺旋狀,需要采取必要的清屑措施清理帶鋸條鋸齒上附著的切屑。

(2)節狀切屑,如圖2(b)所示。切屑背面呈較大鋸齒形,底面有不貫穿的裂紋。一般鋸切中等硬度鋼材時,鋸切速度較低,鋸切厚度較大,鋸齒前角較小,由于剪切滑移量較大,局部達到材料的斷裂強度而形成。

(3)單元切屑,如圖2(c)所示。在節狀切屑的整個剪切面上,切應力超過了材料的強度極限時,整個單元將被切離,形成一顆顆梯形單元切屑。

(4)崩碎切屑,如圖2(d)所示。鋸切鑄鐵、青銅等脆性材料時,由于材料的塑性很小,抗拉強度較低,鋸齒切人后,鋸切內層靠近鋸齒鋸切刃和前面的局部金屬未經明顯的塑性變形就在拉應力狀態下脆斷,形成不規則的碎塊狀切屑。工件材料越硬脆,進給速度越大越容易產生此類切屑。此時,易產生振動,鋸切力波動較大,工件表面凹凸不平。

前三種鋸切均是鋸切塑性材料時得到的,只要改變鋸切條件,三種切屑形態是可以互相轉化的。在實際情況下,還出現許多中間型和復合型。此外,在加工鋁合金和球墨鑄鐵時,在鋸齒的后面容易形成切屑的堆積物。

鋸床帶鋸條鋸齒根部是圓弧形,在鋸切過程中切屑在根部將沿著圓弧齒根卷曲。由于鋸床鋸切條件和材料性質不同,切屑的卷曲程度也不同。如圖3(a)所示,如果鋸切厚度較大、工件材料較硬,則切屑在卷曲過程中碰到齒根部位時將因擠壓力較大而斷掉,切屑卷曲程度較小,碎屑較多。螺旋狀鋸切的折斷如圖3(b)所示,當切屑卷曲的圈數越來越多時,它的外圓半徑越來越大,卷曲中心右移,這種變化加大了A點附近切屑內環面的拉應力,最后使切屑在A點附近折斷。C型切屑碰到工件折斷如圖3(c)所示,由于切屑連續流出,并受到工件的阻擋而被迫增大卷曲半徑,切屑內側A點拉應力增大,最終將切屑折斷。

鋸床切屑的折斷

 


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