金屬切削原理是研究金屬切削加工規(guī)律的一門技術(shù)科學(xué)。金屬材料的切削加工是用硬度高于工件材料的刀具在工件上切去一部分金屬，從而得到滿足要求的形狀精度、尺寸精度和表面質(zhì)量[1,2]。研究金屬切削加工規(guī)律對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要，故此金屬切削原理是全國高校所有機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課的必修內(nèi)容。

金屬切削過程可理解為切削層金屬(工件上要被切去的金屬層)受刀具的推擠后產(chǎn)生塑性變形，從工件上分離下來形成切屑的過程。切削層金屬的變形是刀具給予力作用的結(jié)果，這個(gè)力就是切削力，它是金屬切削過程中重要現(xiàn)象之一[1-4]。影響切削力的因素有很多，切削速度對其影響有著較為特殊的規(guī)律。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，切削速度受工件直徑的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯，甚至不理想。

本文擬采用變頻器實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸的無級(jí)調(diào)速，進(jìn)而是切削速度也能無級(jí)變化，從而使每次實(shí)驗(yàn)都能得到較為理想的實(shí)驗(yàn)效果。

2切削速度對切削力的影響規(guī)律

切削脆性金屬材料時(shí)(如灰鑄鐵、鉛黃銅等)，切屑呈崩碎狀，塑性變形小，刀-屑摩擦小，故切削速度對切削力的影響不大。但切削塑性金屬材料時(shí)(如45鋼、球墨鑄鐵等)，切削速度對切削力的影響如圖1所示。一般地，切削力分為x，y，z方向的3個(gè)分力，其中z方向的分力為主切削力，用Fc表示。由圖1可看出，F(xiàn)c隨切削速度vc的升高，呈現(xiàn)“減-增-減”的趨勢，F(xiàn)c-vc的這種關(guān)系又稱為“駝峰曲線”，這主要是受積屑瘤的影響所致。塑性材料切削中，在vc不高而又能形成連續(xù)切屑時(shí)，刀具切削刃附近常常粘著一塊剖面呈三角形的硬塊，稱為積屑瘤，其高度Hb受vc影響，Hb越高，使得實(shí)際前角越大，導(dǎo)致切削力越小。vc<20m/min時(shí)，隨vc的升高，Hb逐漸升高，使Fc逐漸減小，在vc=20m/min附近，Hb升至比較高，使Fc出現(xiàn)極小值；在20m/min

<vc<30m/min時(shí)，隨vc的升高，Hb逐漸減低，使Fc逐漸增大，在vc=30m/min附近，Hb逐漸減低至零，即積屑瘤消失，使Fc出現(xiàn)極大值；而后在vc>30m/min時(shí)，隨vc的升高，再無積屑瘤出現(xiàn)，F(xiàn)c緩慢減小。

3實(shí)驗(yàn)中的問題

一般通過車削實(shí)驗(yàn)得到圖1中的曲線，但車削中vc由式(1)計(jì)算而得。

(1)

式中 d

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