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木材切削原理与威廉希尔手机登陆刀具(272)一一振动切削机理及特点!

发布者: 随风 | 发布时间: 2019-5-30 08:34| 查看数: 637| 评论数: 1|帖子模式

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振动切削(图11一18)是利用外设的振动源,使切削刀具相对被切削工件以切削速度D运动,切削刀具以一定的振幅a、振动频率f,在切削方向上进行正弦波振动,并满足v<2af,形成连续有规律的脉冲切削力波形,如图11一19所示,它的实质是在传统的切削过程中给刀具(或工件)加上某种有规律、可控制的振动,使切削速度(或进给量 切削深度)按某种规律变化,从而形成一种本质上全新的切削方法。

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振动切削是一种脉冲切削,它的显著特点是切削力小,切削温度低,加工表面质量好,刀具耐用度高。这是由其切削机理所决定的。在振动切削过程中,并没有利用刀具振动的整个周期,而只是在极短的瞬间进行切削。

现以切向振动为例加以分析,如图11一20所示,刀具过O点做简谐运动,若刀具在某时刻向左振动,在E点与工件接触,经过EFA形成切屑1,产生脉动性切削力Fx,Fy。

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刀具到达A点后,由于刀具与工件运动速度方向相同,且刀具速度又大于工件速度,使刀具在A点脱离工件,此期间切削力降为0。在B点再次接触,经过BCD形成切屑2,同时又产生脉冲切削力FxFy,刀具与工件有规律地接触和分离,并在一定的位置上往返重复,产生切屑1,2,3,4,…, n,这样就连续地产生有规律的脉冲切削力波形。

设刀具的位移x=sinwt,则刀具的运动速度vd= awcost,那么,刀具在A点离开工件的时刻t应满足v4= accost=-,从该式中即可求得刀具与工件脱离的时刻t为:

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asina,=asinot-v(t2-t1)

实际的净切削时间:

tc=T+t1-t2

式中:T—刀具振动周期,T=1/f。

由此可见,超声振动切削是一个在极短时间内完成的微量切削过程。在一个切削循环中,刀具在很小的位移上得到很大的瞬时速度和加速度,这有助于塑性材料趋向于脆性状态,塑性变形减小,摩擦系数降低。因此,与普通切削相比,切削力可以大大地降低。同样由于切削时间极短,刀具在如此短的时间内很难生成大量的切削热,且散热时间长,所以振动切削的温度很低。

普通切削必须形成较大范围的弹塑性变形区,产生大量的滑移变形之后才能形成切屑,因此普通切削的残余应力是拉应力,且加工变质层较深。振动切削的残余应力非常小,且加工变质层较浅,只在刃口附近集中很小量的加工变形,工作表面材料组织的变化很小,具有与工件内部几乎相当的组织,因此与普通切削相比,其耐腐蚀性均得到提高。

振动切削减少或消除了切削振动,使工件加工精度和表面质量有明显的提高。

由于超声振动切削的实际切削时间极短,这个时间远远小于刀具、工件振动的过渡时间。切削时,工件和刀具还未来得及振动,刀具已经离开了工件,这就是振动切削能减少甚至消除振动的原因。由于振动切削的这些特点,使它能胜任普通切削所不能胜任或难以胜任的切削加工。振动切削可以代替磨削对高速钢、淬硬钢进行切削,可以实现切削深度小于5μm的精密微量切削,可以对硬脆材料(如陶瓷、玻璃等)进行加工,而以上所列的加工工艺是普通切削加工无法完成的。另外,振动切削刀具寿命也远远大于普通切削所用的刀具。


最新评论

圣剑 发表于 2019-8-18 13:36:58
学习了,谢谢楼主分享!非常感谢!!!
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