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锯床锯切变形及表示方法及锯齿前面上摩擦

时间:2020-08-08 00:04 点击次数:

锯切变形及表示方法

金属在锯切过程中会发生剪切和滑移,图1表示了金属滑移过程,其中滑移线和流动轨迹线基本相互正交,横向线是金属流动轨迹线,纵向线是金属剪切滑移曲线。由图可知,金属锯切过程中的塑性变形通常可以划分为三个变形区:切屑层从开始塑性变形到剪切滑移基本完成,这一过程区域称为第一变形区;产生塑性变形的金属锯切层材料经过第一变形区后沿锯齿前面流出,在靠近前面处形成第二变形区;金属锯切层在锯床已加工表面受到锯齿齿刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分区域,形成第三变形区。

锯床金属锯切过程中的滑移线与流线

锯床锯切变形是材料微观组织的动态变化过程,因此,变形量的计算很复杂。连续切屑的形成是一种定常(稳定)的塑性变形。金属带锯床锯切变形的主要形式是剪切滑移,假设在纯剪切条件下,可用剪切应变y来衡量变形程度。如图2所示,图中OM是剪切面,剪切面与锯切速度方向的夹角称为剪切角θ,当平行四边形OHNM发生剪切变形后为OHNM,则其剪切应变为

在低速锯切条件下,由于剪切区较宽,采用剪切面锯切模型的近似性较差,在一般锯切速度下,特别是高速锯切情况下,剪切面模型与实际情况比较一致。

剪切变形示意图

锯切层金属经过第一变形区的剪切滑移后,沿锯齿前面方向排出时,由于受到锯床锯齿前面的挤压与摩擦会进一-步变形。变形主要集中在和锯齿前面摩擦的切屑层底一薄层金属内,这个区域为第二变形区。这个变形区的基本特征是:使切屑底层靠近锯齿前面处纤维化,切屑流动速度减慢,底层金属甚至会滞留在锯齿前面上;由于切屑底层纤维化晶粒被伸长,形成切屑的卷曲;由摩擦产生的热量使切屑底层与锯齿前面处温度升高。锯齿前面的挤压和摩擦不仅造成第二变形区的变形,并且对第--变形区也有影响。如锯齿前面的摩擦很大,切屑不及时排出,则第--变形区的剪切滑移将加剧,因此必须考虑锯齿前面的摩擦及对剪切角的影响。

 

锯齿前面上的摩擦

要研究锯齿前面上摩擦对切屑变形的影响,首先要分析作用在切屑上的力,如图3所示。作用在切屑上的力有:锯齿前面对切屑的法向力Fn和摩擦力Ff,其合力为Fr2;在剪切面上有一个正压力Fns和剪切力Fs,其合力为Fr1。Fr1与Fr2是平衡力(不妨令Fr1=Fr2=Fr),如图3(b)所示,Fn和Fr2之间的夹角为摩擦角φ,Fr2与锯切运动方向之间的夹角为作用角δ。

切屑上的作用力

各力的关系如图4所示。对于锯料而言,其受锯齿对其的作用力。Fx是沿着锯切方向的分力,称为锯切抗力;Fz是和锯切运动垂直的进给方向的锯切分力,称为进给抗力。aw表示锯切层的公称宽度(通常为锯条厚度b与两个分齿量e之和,即aw=b+2e,近似可取aw=b),AD表示锯切层的面积,As表示剪切层的面积τu,。表示剪切面上的极限切应力。由Ad=hdaw,,则

直角自由锯切时力与角度的关系

通常锯切宽度aw,锯切厚度hd和前角a是已知的。如果进一步知道剪切面上的极限切应力τ。剪切角θ和摩擦角φ,那么就可以利用上式来计算锯切力了。但是,目前根据材料试验的结果还不足以分析剪切面上的极限切应力τu、剪切角θ和摩擦角φ,因此,尚不能够直接使用上式计算锯切力。相反,摩擦角φ对锯切分力Fx、Fz的影响可见式(2-6)与式(2-7),若测得锯切分力Fx、Fz。的值而忽略锯齿后面上的作用力,可求得δ=φ-a的值:

 


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