【摘要】：從材料去除機理角度分析了材料去除過程中的能量耗散機理,并對材料去除能耗進行建模量化,推導(dǎo)出切削比能經(jīng)驗公式。根據(jù)試驗數(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)對切削比能影響的差異性,結(jié)合試驗分析了切削三要素對切削比能的影響機理,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、后刀面與過渡表面及已加工表面的摩擦上［１１］，即三個變形區(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，材料強度硬度越大，耗能量越大。圖１金屬切削過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，進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應(yīng)力特性及黏結(jié)面積有關(guān)。切屑離開黏結(jié)區(qū)后進入滑動摩擦區(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，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。機械能轉(zhuǎn)化為新表面形成能。由此可知，在切削過程中，機床系統(tǒng)向切削模塊不斷提供能量，切削模塊的機械能逐漸轉(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、信息流在整個加工系統(tǒng)中的傳遞

ｖ＞５０ｍ／ｍｉｎ時，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）。下面分段對其進行統(tǒng)計分析：當(dāng)切削速度ｖ＜５０ｍ／ｍｉｎ時，切削較不穩(wěn)定，由于工藝系統(tǒng)的振動對刀具產(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)所測數(shù)據(jù)進行擬合后分別得到ｅｓ＝２．０２ｖ０．０８，ｅｓ＝２．６４ｖ０．０２，，ｅｓ＝２．７２ｖ０．０１，它們差距較大，難以形成統(tǒng)計規(guī)律。而當(dāng)切削速度ｖ＞５０ｍ／ｍｉｎ時，切削較平穩(wěn)，圖４所示為對所得數(shù)據(jù)進行擬合所得的曲線。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)計知識，利用ｔ檢驗法經(jīng)顯著性檢驗后，擬合方程ｅｓ＝２．１１ａ－０．０４ｐｆ－０．３１ｖ０．０８與實際數(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?zāi)Ｐ停海澹螅剑妫ǎ幔�，ｆ，ｖ）ｖ＜５０ｍ／ｍｉｎ２．１１ａ－０．０４ｐｆ－０．３１ｖ－０．０８ｖ≥５０ｍ／｛ｍｉｎ（２５）２．３切削參�?shù)對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)主要通過影響材料去除時的變形量及刀屑界面的摩擦力來影響切削比能。下面利用單因素法，結(jié)合切削力變化趨勢，研究切削參數(shù)對切削比能的影響。２．３．１進給量對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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