一、木材切削之流線型切屑
流線型( floW type)切屑,發(fā)生于縱向切削時(shí)切削角和切削深度都比較小的加工條件下,如切削角40°、切削深度0. 05mm,切屑幾乎沒(méi)有發(fā)生壓縮變形,沿刀具前刀面呈流線狀生成。實(shí)驗(yàn)測(cè)定出流線型切屑的壓縮率均在5%以下。由于刀具呈楔狀作用于工件,切屑被連續(xù)從木材上剝離,所以流線型切屑又被稱(chēng)為剝離型切屑。
流線型切屑產(chǎn)生的機(jī)理是木材在縱向切削時(shí),通常會(huì)在刀具刃口的前方發(fā)生超前劈裂(圖1-7),超前劈裂隨著刀具刃口的前進(jìn)而前進(jìn),就生成了連續(xù)帶狀切屑。為什么在木材切削中會(huì)發(fā)生超前劈裂呢?因?yàn)榈毒呷锌谇斑M(jìn)時(shí),木材纖維在刀具刃口的斜前方接近與纖維垂直的方向上產(chǎn)生剪切滑移,同時(shí)沿刃口的切削線上還受到橫向拉伸力的作用。由于垂直纖維方向上的木材剪切強(qiáng)度是其抗拉強(qiáng)度的5~6倍,所以超前劈裂是最易發(fā)生的破壞形式。

產(chǎn)生流線型切屑時(shí),切削力的水平分力在切削過(guò)程中幾乎不變,因此,刀具刃口的振動(dòng)很小,能得到一個(gè)良好的加工表面。但隨著切削深度增加,超前劈裂的影響增加,切削表面質(zhì)量下降。理想情況是在不發(fā)生超前劈裂的條件下進(jìn)行切削,這樣可以用刀具刃口直接切斷木材纖維而得到最好的切削加工表面。已有研究結(jié)杲表明,縱向切削不發(fā)生超前劈裂的最大切削深度,對(duì)于針葉材為0. Imm,闊葉材為0.05mm左右。
二、木材切削之折斷型切屑
折斷型( split type)切屑,發(fā)生于縱向切削時(shí)切削角和切削深度都處于中等時(shí)的加工條件,如切削角50°、切削深度0. 2mm,折斷型切屑的壓縮率為零。折斷型切屑形成的機(jī)理如圖1-8所示,當(dāng)?shù)毒叩娜锌陂_(kāi)始切入時(shí),首先在刃口前方發(fā)生超前劈裂,切屑在刀具前刀面上像懸臂梁那樣發(fā)生彎曲,隨著刃口的前移,超前劈裂擴(kuò)大,彎曲力矩增大。當(dāng)彎曲力矩達(dá)到某一個(gè)極限值后,超前劈裂的皋部折斷,而生成一節(jié)切屑。隨后刀具刃口再次到達(dá)超前劈裂的基部,重復(fù)同樣的動(dòng)作過(guò)程,不斷生成折斷型的切屑。,從折斷性切屑的生成機(jī)理可以看出,切削力的水平方向分力處于周期性變化狀態(tài)中。

實(shí)際生產(chǎn)加工中,切削方向很難與木材纖維方向完全一致,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)圖l-9所示的順紋或逆紋切削,順紋和逆紋切削會(huì)出現(xiàn)差異很大的切屑形態(tài)和加工表面。即順紋切削( c-utting with the grain)時(shí),如圖1-9 (a)所示,超前劈裂發(fā)生各刃口的斜上方,使切屑的頭部變細(xì),超前劈裂基部易發(fā)生彎曲折斷破壞。此后,因?yàn)槭S嗟那邢魇窃诟∏邢魃疃认逻M(jìn)行的,故能獲得良好的切削表面。而逆紋切削(cutting againsr Lhe grain)時(shí),如圖1-9(b)所示,超前劈裂發(fā)生在刃口的斜下方,沿著木材纖維進(jìn)入木材內(nèi)部,使切屑的頭部變粗,雖然超前劈裂的基部不易折斷,但彎曲力矩達(dá)到某一個(gè)極限值后仍會(huì)折斷,此時(shí)切屑會(huì)從木材已加工表面拉去一塊,引起逆紋破壞性不平度,切削加工表面質(zhì)量顯著惡化。為了得到良好的切削加工表面,切屑厚度應(yīng)盡可能地小,另外可在刀口的前方加一壓粱,壓梁產(chǎn)生的壓力將阻止超前劈裂裂縫的延伸;或在刃口前方加一個(gè)斷屑器,促使切屑提前折斷,減少開(kāi)裂長(zhǎng)度,使超前劈裂不至于延伸到加工表面以下。

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