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钻与屑,机械与金属的共舞!

日期:2015-04-18 01:18:19 浏览次数:

刚刚结束的世界花样滑冰锦标赛上,世界各地选手在冰上的舞蹈美轮美奂,每次有旋转动作时,摄像机都会在冰面上久久停留,慢速播放中冰刀刮起的冰屑漫天飞舞总让人联想到钻头。本期给大家来一场机械与金属之舞~~


钻孔是最常见的一种切削加工方式:即利用钻头在固态材料上切削或钻出不同截面的孔(常规是圆形,有时还钻方形和三角形孔)。钻孔用的钻头是有多个切削刀刃的旋转型刀具,为了减小钻孔时导向部分与孔壁间的摩擦,钻头自钻尖向柄部方向逐渐减小直径呈倒锥状。高速转动的钻头接近工件,利用压力及转速穿过工件,留下孔洞。


钻头上一般都有螺旋形的沟槽,切削过程中产生的碎屑就是通过这些沟槽排出的,由于形似麻花,因而又被称为麻花钻,螺旋的角度会影响切削刃上前角的大小、刃瓣强度和排屑性能。


↓↓钢铁麻花嘎嘣脆↓↓


↓↓钻头工作时会产生热量↓↓

↓↓金色之舞:ingersoll drill(1分13秒)↓↓


↑↑这条奇妙的视频,是ingersoll的钻头-16mm 5xD Drill+16mm Tip,钻的是4140合金结构钢,不是英格索兰,多谢苏州的超越纠正机械君的张冠李戴。


金属切削加工时产生的铁屑、碎屑、屑片与锯齿状铁皮以及因切削所产生的热量将铁屑熔结或联合成的不定形金属物,统称切屑(swarf)。如果钻孔切削是机械与金属之舞,切屑也许可以比作。。。舞迹。。。吧。



↓↓日本OSG公司 Mega Muscle Drill↓↓

↑↑Drill: Mega Muscle 8.0x5D,Material: Ductile Cast Iron 80-55-06,Speed: 3183 RPM (262 SFM)


为啥有的切屑是果皮状,有的是瓜子状呢?


金属材料切削变形时,不仅切屑和已加工表面中的晶粒被拉长或破碎,而且各晶粒的晶格位向也会沿变形方向同时发生转动,使金属材料组织出现织构现象


已加工表面的织构现象对加工表面质量不利(表面鳞刺的产生即与其有关)。由于切屑变形越大,织构现象越严重,因此精加工时应采用可减小切屑变形的切削条件,如高速切削、选取较大刀具前角和较小切削厚度、提高刃磨质量、使用润滑性能好的切削液、通过热处理工艺降低工件材料塑性等。


加工中,由于工件的金属材料性能不同,滑移性质也不相同,即使在相同条件下进行切削,所得切屑的类型、尺寸(变形程度)也是不同的,因而产生多种多样切屑。

a、带状切屑:又称连续状切屑内表面光滑,外表面毛茸。加工多晶体的塑性金属材料,由于切应力与作用于滑移线上的正应力的大小和方向无关,引起位错式滑移面切变的原子移动是依次发生的,当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时,一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡,切削力波动较小,已加工表面粗糙度较小。


b、节状切屑:又称挤裂切屑,与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形,内表面有时有裂纹。这种切屑大多在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。


c、粒状切屑:又称单元切屑如果在挤裂切屑的剪切面上,裂纹扩展到整个面上,则整个单元被切离,成为梯形的单元切屑。


d、崩碎切屑:加工脆性材料(低塑性金属或因形变硬化使塑性变差的金属),特别是当切削厚度较大时常得到这种切屑,其形状不规则,加工表面凸凹不平。硬脆金属(如高硅铸铁、白口铁等)的切应力与正应力的大小和方向有关,易产生刚性滑移(或称机械滑移,即由原子层组成的原子群在滑移面上相对于另一些材料层同时滑动)。这种切屑在破裂前变形很小,随着滑移的产生,滑移带的不完整性破坏增大,材料所受应力超过了它的抗拉极限,导致宏观完整性破坏。

↓↓本是同根生,相煎何太急↓↓


前三种切屑只有在加工塑性材料时才出现。其中,在生产中最常见的是带状切屑,切削过程最平稳;节状切屑的切削力波动最大;粒状切屑则很少见;而崩碎切屑的切削过程很不平稳,容易破坏刀具,也有损于机床,已加工表面又粗糙,因此在生产中应力求避免。


切屑的形态是可以随切削条件而转化的。例如改变节状切屑的条件,减小刀具前角,减低切削速度,或加大切削厚度,就可以得到粒状切屑。反之,则可以得到带状切屑。掌握了这种变化规律,就可以控制切屑的变形、形态和尺寸,以达到卷屑和断屑的目的。


切屑控制(又称切屑处理,断屑),就是指在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断,使形成需要的良好屑形。


(以上关于技术的部分参考自百度文库,查看原文请戳左下角链接。)


↓↓Lyndex Nikken刀柄夹持的整体铣刀(6分21秒)↓↓


互动百科中有对切屑种类的说明:


根据金属学原理可知,点阵过渡到新的位置几乎是瞬时完成的,因此发出的声响并不是单纯的平直音。金属切削过程中原子键被破坏而引起的原子位置改变如晶粒破碎(沿晶或穿晶)、晶格扭曲等会发出爆裂声,这就为确定切削过程是否正常提供了一个判别条件。(嗯听起来很有道理。。。那要怎么判别呢?)


互动百科继续写道:塑性金属切屑的形成过程中可听到“咯吱、咯吱”的声响;在脆性金属切屑的形成过程中则可听到“咯酥、咯酥”的声响。(咯吱咯酥。。。你特么在蒙我?在刚才的视频里大家听到什么了么?)


至于以下这些美丽的切屑究竟属于哪种,又是怎么切出来的,就留给技术帝研究吧^^







这些切屑看着很像洗锅用的钢丝球,但钢丝球不是金属切屑加工废料制成的副产品,而是生产钢丝球的厂家用镀锌不锈钢专门切成这样的。

↓↓魔眼↓↓

↓↓年轮↓↓

↓↓醇酿↓↓

↓↓意粉↓↓

↓↓一夫当关万夫莫开↓↓


↓↓真正的钢丝头↓↓

文章来源:机械美学

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