東莞京雕教育科技有限公司2024-11-17

刀具磨損后產(chǎn)生殘余應(yīng)力主要有以下原因： **切削力因素** - **切削力不均勻**：刀具磨損后，切削刃變鈍，切削力的大小和方向會(huì)發(fā)生變化。例如，在車削過程中，新刀具切削時(shí)切削力相對(duì)穩(wěn)定，而磨損后的刀具在切削時(shí)會(huì)出現(xiàn)切削力的波動(dòng)。這種不均勻的切削力會(huì)使工件表面材料在不同方向上受到不同程度的拉伸和壓縮。 - **局部塑性變形**：由于切削力的變化，工件表面局部區(qū)域會(huì)產(chǎn)生更大的塑性變形。比如，刀具磨損嚴(yán)重時(shí)，在切削刃與工件接觸的部位，材料會(huì)被強(qiáng)行擠壓，導(dǎo)致該區(qū)域的金屬纖維發(fā)生扭曲和拉伸。當(dāng)切削過程結(jié)束后，這些發(fā)生了塑性變形的區(qū)域無法完全恢復(fù)到原始狀態(tài)，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力在工件表面的分布是不均勻的，可能在某些區(qū)域形成較大的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。 **切削溫度因素** - **溫度梯度**：刀具磨損會(huì)導(dǎo)致切削溫度升高，而且在工件表面不同位置會(huì)形成溫度梯度。例如，在銑削加工中，刀具磨損后靠近切削刃的工件表面溫度較高，而遠(yuǎn)離切削刃的區(qū)域溫度相對(duì)較低。這種溫度差異會(huì)使材料產(chǎn)生不均勻的熱膨脹和收縮。 - **熱脹冷縮不均勻**：由于溫度梯度的存在，工件表面的高溫區(qū)域在加工過程中會(huì)膨脹，而低溫區(qū)域膨脹較小。當(dāng)加工結(jié)束后，工件冷卻，高溫區(qū)域的收縮量大于低溫區(qū)域，從而在工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。例如，在加工鋼鐵材料時(shí)，如果切削溫度過高，可能會(huì)在表面形成幾百兆帕的殘余應(yīng)力。 - **相變引起體積變化**：刀具磨損導(dǎo)致的高溫可能會(huì)使工件材料發(fā)生相變。例如，對(duì)于一些合金鋼，在特定的溫度范圍內(nèi)可能會(huì)從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體等其他相。相變過程中會(huì)伴隨著體積的變化，這種體積變化如果受到周圍材料的限制，就會(huì)在工件表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。 **刀具幾何形狀因素** - **切削刃鈍圓半徑增大**：刀具磨損后切削刃的鈍圓半徑增大，在切削過程中會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生更大的擠壓作用。這種擠壓作用類似于一個(gè)局部的壓力加載過程，會(huì)使工件表面材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。例如，新刀具切削刃鈍圓半徑可能只有幾微米，而磨損后的刀具鈍圓半徑可能增大到幾十微米，這會(huì)明顯改變切削過程中的應(yīng)力分布。 - **刀具后刀面磨損帶的影響**：刀具后刀面磨損后會(huì)形成一定寬度的磨損帶，在切削過程中磨損帶會(huì)與工件表面產(chǎn)生摩擦。這種摩擦不僅會(huì)增加切削力，還會(huì)使工件表面材料在摩擦方向上受到剪切力，進(jìn)而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

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