鋸切變形及表示方法

金屬在鋸切過程中會(huì)發(fā)生剪切和滑移，圖1表示了金屬滑移過程，其中滑移線和流動(dòng)軌跡線基本相互正交，橫向線是金屬流動(dòng)軌跡線，縱向線是金屬剪切滑移曲線。由圖可知，金屬鋸切過程中的塑性變形通?？梢詣澐譃槿齻€(gè)變形區(qū):切屑層從開始塑性變形到剪切滑移基本完成，這一過程區(qū)域稱為第一變形區(qū)；產(chǎn)生塑性變形的金屬鋸切層材料經(jīng)過第一變形區(qū)后沿鋸齒前面流出，在靠近前面處形成第二變形區(qū)；金屬鋸切層在鋸床已加工表面受到鋸齒齒刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產(chǎn)生塑性變形部分區(qū)域，形成第三變形區(qū)。

鋸床鋸切變形是材料微觀組織的動(dòng)態(tài)變化過程，因此，變形量的計(jì)算很復(fù)雜。連續(xù)切屑的形成是一種定常(穩(wěn)定)的塑性變形。金屬帶鋸床鋸切變形的主要形式是剪切滑移，假設(shè)在純剪切條件下，可用剪切應(yīng)變y來衡量變形程度。如圖2所示，圖中OM是剪切面，剪切面與鋸切速度方向的夾角稱為剪切角θ，當(dāng)平行四邊形OHNM發(fā)生剪切變形后為OHNM，則其剪切應(yīng)變?yōu)?/p>

在低速鋸切條件下，由于剪切區(qū)較寬，采用剪切面鋸切模型的近似性較差，在一般鋸切速度下，特別是高速鋸切情況下，剪切面模型與實(shí)際情況比較一致。

鋸切層金屬經(jīng)過第一變形區(qū)的剪切滑移后，沿鋸齒前面方向排出時(shí)，由于受到鋸床鋸齒前面的擠壓與摩擦?xí)M(jìn)一-步變形。變形主要集中在和鋸齒前面摩擦的切屑層底一薄層金屬內(nèi)，這個(gè)區(qū)域?yàn)榈诙冃螀^(qū)。這個(gè)變形區(qū)的基本特征是:使切屑底層靠近鋸齒前面處纖維化，切屑流動(dòng)速度減慢，底層金屬甚至?xí)粼阡忼X前面上；由于切屑底層纖維化晶粒被伸長(zhǎng)，形成切屑的卷曲；由摩擦產(chǎn)生的熱量使切屑底層與鋸齒前面處溫度升高。鋸齒前面的擠壓和摩擦不僅造成第二變形區(qū)的變形，并且對(duì)第–變形區(qū)也有影響。如鋸齒前面的摩擦很大，切屑不及時(shí)排出，則第–變形區(qū)的剪切滑移將加劇，因此必須考慮鋸齒前面的摩擦及對(duì)剪切角的影響。

鋸齒前面上的摩擦

要研究鋸齒前面上摩擦對(duì)切屑變形的影響，首先要分析作用在切屑上的力，如圖3所示。作用在切屑上的力有:鋸齒前面對(duì)切屑的法向力Fn和摩擦力Ff，其合力為Fr2；在剪切面上有一個(gè)正壓力Fns和剪切力Fs，其合力為Fr1。Fr1與Fr2是平衡力(不妨令Fr1=Fr2=Fr)，如圖3(b)所示，F(xiàn)n和Fr2之間的夾角為摩擦角φ，F(xiàn)r2與鋸切運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角為作用角δ。

各力的關(guān)系如圖4所示。對(duì)于鋸料而言，其受鋸齒對(duì)其的作用力。Fx是沿著鋸切方向的分力，稱為鋸切抗力；Fz是和鋸切運(yùn)動(dòng)垂直的進(jìn)給方向的鋸切分力，稱為進(jìn)給抗力。aw表示鋸切層的公稱寬度(通常為鋸條厚度b與兩個(gè)分齒量e之和，即aw=b+2e，近似可取aw=b)，AD表示鋸切層的面積，As表示剪切層的面積τu，。表示剪切面上的極限切應(yīng)力。由Ad=hdaw，，則

通常鋸切寬度aw，鋸切厚度hd和前角a是已知的。如果進(jìn)一步知道剪切面上的極限切應(yīng)力τ。剪切角θ和摩擦角φ，那么就可以利用上式來計(jì)算鋸切力了。但是，目前根據(jù)材料試驗(yàn)的結(jié)果還不足以分析剪切面上的極限切應(yīng)力τu、剪切角θ和摩擦角φ，因此，尚不能夠直接使用上式計(jì)算鋸切力。相反，摩擦角φ對(duì)鋸切分力Fx、Fz的影響可見式(2-6)與式(2-7)，若測(cè)得鋸切分力Fx、Fz。的值而忽略鋸齒后面上的作用力，可求得δ=φ-a的值:。