1 引言
毛刺是金屬切削加工中產(chǎn)生的普遍現(xiàn)象之一，早在70 年代初期就有關(guān)于金屬切削毛刺的系統(tǒng)的研究，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)中，對(duì)切削中毛刺的產(chǎn)生十分重視。近幾年，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，去毛刺所用的工時(shí)占總工時(shí)的（5～10）%。但是毛刺的去除卻是一項(xiàng)非常昂貴和非增值的操作，因此對(duì)于毛刺形成的控制和了解對(duì)于工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的研究課題。金屬切削毛刺的形成機(jī)理是一個(gè)非常復(fù)雜的材料變形過(guò)程，對(duì)其的研究涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，比如金屬切削學(xué)、材料力學(xué)、斷裂力學(xué)和彈塑性力學(xué)等。迄今大部分的研究都采用了實(shí)驗(yàn)研究的方法，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)找出各個(gè)因素對(duì)切削毛刺形成質(zhì)及量的影響。而目前文獻(xiàn)[1]研究出的經(jīng)驗(yàn)公式，由于實(shí)驗(yàn)條件有限，這些經(jīng)驗(yàn)公式只能應(yīng)用于某些特定的加工條件，還不能應(yīng)用于金屬切削加工。為了更有效地利用這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立毛刺生產(chǎn)預(yù)報(bào)模型是有效的途徑。
2 研究現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)金屬切削毛刺形態(tài)和尺寸的定性及定量的研究還不多見(jiàn)，主要有：1987 年，文獻(xiàn)[2]學(xué)者基于Von Mises 屈服準(zhǔn)則及平面應(yīng)變理論，建立了正交切削中工件兩側(cè)方向毛刺根部厚度理論預(yù)報(bào)模型，如圖1 所示。假設(shè)距離切削表面最深處E 點(diǎn)的應(yīng)力滿足足VonMises 屈服準(zhǔn)則
該點(diǎn)到切削面的距離K 為兩側(cè)方向毛刺厚度B。并針對(duì)不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)理論模型進(jìn)行了分析，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。研究表明：毛刺厚度隨刀尖鈍圓半徑、切削力的增加、材料的屈服極限的增摩擦角及剪切面上的應(yīng)力的減小而減小；隨切削厚度和刀具前角的增加而增加。
1996 以來(lái)，文獻(xiàn)[3-4]利用最小能量原理對(duì)毛刺的預(yù)報(bào)做出了研究，并提出了基于幾何—力學(xué)的二維正交切削模型，得出了負(fù)剪切角θ0 的理論計(jì)算公式（2），得知，初始負(fù)剪切角θ0 僅與剪切角準(zhǔn)相關(guān)，推出了對(duì)塑性材料切削加工時(shí)形成毛刺高度H 及根部厚度B 的理論預(yù)報(bào)模型并分析了刀尖處應(yīng)力狀態(tài)，認(rèn)為在該應(yīng)力超過(guò)某值時(shí)，將會(huì)沿著負(fù)剪切面產(chǎn)生裂紋，從而形成虧缺。在此基礎(chǔ)上， S.L.Ko 建立了斜角切削時(shí)毛刺和虧缺的形成模型。以塑性斷裂準(zhǔn)則為依據(jù)，提出了裂紋產(chǎn)生條件，推出了裂紋產(chǎn)生角度和初始位置的求解公式。
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