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1、高速端铣切削中切屑形成的调查(袁宁，米拉赫曼，王华学)摘要端面球形铣刀广泛地用于金属模和铸模工业。然而，在高速球面端铣中切屑形成研究方面的工作很少。在一个调查实验中，已经在这一项研究中被引导建立切屑形成机理。普通的铸模钢H13的硬度达到HRC55，在高速加工中心不加切削液的情况以10～30千转/分的速度范围被加工时：会产生四个典型的切屑和三种类型的振动。假使采用SEM这种方法产生切屑，EDX方法用来分析切削刃口和切屑形成过程之间相互作用。基于这一项研究的调查结果,切屑形成机理已经在本文中提出。在切削运动中，三种类
2、型的振动阐述了切屑形成和振动行为之间的关系。基于实验的调查结果一个判断切屑稳定性的方法已经被建议。资讯科技也已经透过这一项研究被建立：典型的"Adiabaticshear"不在高速球面端铣的切屑形成方面发生。关键字:球面端铣；切屑形成机理；振动；高速加工；1.介绍在金属切削中，现在的趋势是自动化、高的排除率和无人操作化方向发展。这需要非常可靠的加工过程、表面精度、工件精度、刀具寿命是主要重要。但要维持加工过程的稳定性,应更多注意对切屑形状的控制以使它更容易被排除。这是因为切屑形成和裂断方面是非常重要的在加工中。表
3、面精度，工件精度和刀具寿命的问题是由于在切屑形成过程中较小的改变引起,尤其在高速切削中,有害的切屑形成将会产生有害的效果。在旋转，钻孔和面铣的切屑形成方面已经做了很多的研究工作。Shaw提出 了一个循环的锯齿状的型面铣的切屑,而且提出相关的其它类型的循环和无循环的切屑。Nakayama解释了切屑大小和切屑方向的必要意义，切屑流量和角形状，并且清楚地表达螺旋形的切屑进行过程。Komanduri已经在切屑分割和不稳定性的研究有很大的进展。然而看来很少有工厂对球面端铣切屑形成的性质做研究，由于切屑几何形状和切屑过程的复
4、杂性,即使它在压铸模和铸模的高速铣中被广泛地应用。切屑形成的过程很少考虑,如振动。本文将对高速端面球铣实验调查和切屑形成机理做基本的讨论。2.理论在Merchant出版了他的连续切屑形成机理的举世闻名模型短短之后,一些作家建议不是所有的切削过程都符合这一个模型。同时很快被发现，在转很多的切削过中，圆柱形形切屑在高速切屑中形成。切屑形成机理这已经重新更新，同样，被Komanduri和一些的学者彻底地评论。关于这一个主题已经被Nakayama出版。Toenshoff阐述这种在高速切削中，把基本的切屑机理叫做"adia
5、baticshear"。在一个变形过程中，塑性变形是从最弱的点附近开始,从而产生应力集中。如果应变率足够高,系统是绝热，而且这些的过热面积狭窄，这里就有一个软化过程,同时局部应变增加直到瞬时的剪切发生。过热切削将产生不稳定性切屑形状，切屑变形严重，而且切屑容易破碎,在旋转的过程中，这些都在不停的进行着。所以，必须衡量这些理论是否值得用于调整球面端铣。在球面端铣过程中,有决定切屑形成的很多不稳定因素。通常下列的因数对于切屑形成的分析被考虑之:(一)金属和工作件材料的热塑料特性;(二)切断的状态;(三)剪修剪区可变性
6、;(四)改变刀具上的磨擦力状态(第二次的剪区);(五)最初区和第二区的关系(六)刀具的结构和切屑过程的交互作用，也就是,动态因素。上述的因素的细节将在稍后讨论。然而，在本文中，主要讨论在切削过程中动态因素的影响。3.建立实验实验在高速加工中心MakinoV-55上被引导。用于这一项研究的机械条件是是:变细长速度，1030k的转/每分;轴向切断深度从0.1变化到0.8毫米;而且补给率是在0.025-0.05毫米/齿的范围中。测试材料是AISIH13,硬度HRC55，而且它的化学成分是:C:0.37%,Cr:5.3%
7、;W:1.4%;Mo:0.4%;Mn:1.0%;Si:1.0%.铣刀是一个12毫米固体碳化物和TiA1N涂料的球面的端铣刀。螺旋角300的,刀具的前倾角从00变化到30，在切削刃和间隙角中从11０变化到13０。在实验中刀具工件保持垂直。，一个Kistler测力计用来测切削力。力信号以一个12,000个试样/s/通风槽的抽样率被多的通风槽DAT(数传声音带子)记录机。一个光学显微镜被采用观察刀具。过程被一个HP示波器检测。所有的切削在干的情况下进行。切屑的SEM和EDX分析被实行，而且分别的图像被轮流。切屑试样在每
8、个切削结束的时候被收集,其余被一个高压力空气喷嘴吹走避免来自不同的切削的切屑的混入。4.结果和讨论在研究中被发现切屑可分为四种类型。第一型:切屑形成，型2:不稳定的切屑,型3:具决定性的切屑和型4:严格的切屑。第一型是稳定的加工的产品。型2-4切屑和不同严重的振动过程发生。当刀具是在它的磨耗标准里面，排除刀具的磨耗的时候，所有的切屑从加工过程中获得。4.1.型1切屑形成图
