【摘要】：從材料去除機(jī)理角度分析了材料去除過(guò)程中的能量耗散機(jī)理,并對(duì)材料去除能耗進(jìn)行建模量化,推導(dǎo)出切削比能經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出端面車削的切削比能冪率公式,擬合度在95%以上。鑒于切削參數(shù)對(duì)切削比能影響的差異性,結(jié)合試驗(yàn)分析了切削三要素對(duì)切削比能的影響機(jī)理,研究結(jié)果為面向節(jié)能的切削工藝參數(shù)的制定及低碳制造量化評(píng)估清單數(shù)據(jù)要求提供了基礎(chǔ)支持。
【圖文】：

的彈塑性變形、前刀面與切屑的摩擦、后刀面與過(guò)渡表面及已加工表面的摩擦上［１１］，即三個(gè)變形區(qū)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）內(nèi)。如圖１所示，第Ⅰ變形區(qū)為主要變形區(qū)，被切金屬層在刀具前刀面的擠壓作用下，隨著刀具的逼近，被切金屬沿滑移線產(chǎn)生剪切變形，表現(xiàn)為彈性變形、塑性變形、擠裂變形，最終被切離工件本體。刀具的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)換為材料的形變能，材料變形程度越高，材料強(qiáng)度硬度越大，耗能量越大。圖１金屬切削過(guò)程中的滑移線和流線示意圖［１１］被切金屬經(jīng)第Ⅰ變形區(qū)剪切滑移而形成的切屑，在沿前刀面流出時(shí)，進(jìn)一步受到前刀面的擠壓而產(chǎn)生劇烈摩擦，產(chǎn)生大量摩擦損耗。摩擦區(qū)域分為黏著區(qū)和滑動(dòng)區(qū)。在黏著區(qū)，在切屑及刀具前刀面間大的壓力及高溫作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生黏結(jié)，刀具和刀具黏結(jié)層與其上層金屬間產(chǎn)生金屬內(nèi)部剪切滑移，內(nèi)摩擦力大小與材料的流動(dòng)應(yīng)力特性及黏結(jié)面積有關(guān)。切屑離開(kāi)黏結(jié)區(qū)后進(jìn)入滑動(dòng)摩擦區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)刀屑間的摩擦僅為外摩擦。而外摩擦的大小與摩擦因數(shù)以及壓力有關(guān)，而與接觸面積無(wú)關(guān)。該區(qū)域的摩擦作用產(chǎn)生大量的熱量，造成熱量的耗散。由于刀具鈍圓半徑或負(fù)倒棱的存在使得切削層中有很薄一層無(wú)法切除而被刀具擠壓留在已加工表面，該部分金屬在沿后刀面流出時(shí)，又受到后刀面上一段棱面的擠壓并相互摩擦，這種劇烈的摩擦使工件表層金屬受到剪切應(yīng)力，隨后開(kāi)始彈性恢復(fù)。該區(qū)域產(chǎn)生變形和回彈，造成表層金屬的纖維化和加工硬化，形成加工變質(zhì)層。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為新表面形成能。由此可知，在切削過(guò)程中，機(jī)床系統(tǒng)向切削模塊不斷提供能量，切削模塊的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為材料的形變能、摩擦熱量及新表面形成能等，能量、物料、信息流在整個(gè)加工系統(tǒng)中的傳遞

ｖ＞５０ｍ／ｍｉｎ時(shí)，隨著切削速度繼續(xù)升高，切削比能則逐漸降低（具體原因?qū)⒃谙鹿?jié)中詳細(xì)展開(kāi)）。下面分段對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：當(dāng)切削速度ｖ＜５０ｍ／ｍｉｎ時(shí)，切削較不穩(wěn)定，由于工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)刀具產(chǎn)生沖擊，以及積屑瘤的產(chǎn)生和消失等原因使切削力變化較大，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合后分別得到ｅｓ＝２．０２ｖ０．０８，ｅｓ＝２．６４ｖ０．０２，，ｅｓ＝２．７２ｖ０．０１，它們差距較大，難以形成統(tǒng)計(jì)規(guī)律。而當(dāng)切削速度ｖ＞５０ｍ／ｍｉｎ時(shí)，切削較平穩(wěn)，圖４所示為對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合所得的曲線。圖４切削比能與切削速度的擬合曲線經(jīng)最小二乘擬合得到圖４所示的擬合趨勢(shì)線及切削比能與切削參數(shù)的指數(shù)擬合方程，保留兩位有效數(shù)字，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，利用ｔ檢驗(yàn)法經(jīng)顯著性檢驗(yàn)后，擬合方程ｅｓ＝２．１１ａ－０．０４ｐｆ－０．３１ｖ０．０８與實(shí)際數(shù)值的擬合度均在９５％以上，由此可以判定，在常用切削速度范圍內(nèi)（ｖ＞５０ｍ／ｍｉｎ），切削速度與切削比能也呈指數(shù)關(guān)系。由此獲得切削比能試驗(yàn)?zāi)Ｐ停海澹螅剑妫ǎ幔穑�，ｖ）ｖ＜５０ｍ／ｍｉｎ２．１１ａ－０．０４ｐｆ－０．３１ｖ－０．０８ｖ≥５０ｍ／｛ｍｉｎ（２５）２．３切削參�?shù)對(duì)切削比能的影響分析在切削系統(tǒng)已經(jīng)確定的情況下，切削參數(shù)成為影響切削比能的主要因素，切削參數(shù)主要通過(guò)影響材料去除時(shí)的變形量及刀屑界面的摩擦力來(lái)影響切削比能。下面利用單因素法，結(jié)合切削力變化趨勢(shì)，研究切削參數(shù)對(duì)切削比能的影響。２．３．１進(jìn)給量對(duì)切削比能及切削力的影響圖５所示為ａｐ＝１

【參考文獻(xiàn)】

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