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車削加工中控制斷屑的幾種方法

來源:   發布時間:2024-02-16   點擊量:144

 

當加工產生連綿不斷的帶狀切屑時,不僅容易劃傷工件加工表面和損壞刀刃,嚴重時還會威脅到操作者的安全,所以采取必要的工藝措施,控制屑型和斷屑一直是機械加工行業中極為重要的工藝問題。

 

 

 

由于切屑是切屑層變形的產物,所以,改變切削加工條件是改變切屑種類、實現斷屑的有效途徑,而影響切屑加工條件的因素主要包括工件材料、刀具幾何角度及切屑用量等。

 

 

 

一般切屑需要滿足以下幾個基本條件:

 

 

 

1、切屑不得纏繞在刀具、工件及其相鄰的工具、裝備上;

 

 

 

2、切屑不得飛濺,以保證操作者與觀察者的安全;

 

 

 

3、精加工時,切屑不可劃傷工件的已加工表面,影響已加工表面的質量;

 

 

 

4、保證刀具預定的耐用度,不能過早磨損并竭力防止其破損;

 

 

 

5、切屑流出時,不妨礙切削液的噴注;切屑不會劃傷機床導軌或其他部件等。

 

 

 

一、切屑形狀的分類

 

 

 

 

 

1、帶狀切屑:帶狀切屑是一種連綿不斷的,底面光滑,背面呈毛絨狀的切屑。當采用較大前角的刀具,以較高的切削速度加工塑性金屬材料時,容易產生這種切屑。它是切削層不充分變形的產物。產生帶狀切屑時,切削過程平穩,工件表面粗糙度較小,但切屑不易折斷,往往引起纏繞,拉毛工件,甚至影響操作,所以不能忽視它的斷屑問題。

 

 

 

2、節狀切屑:節狀切屑是一種底面光滑,背面有明顯裂紋,且裂紋較深的切屑。當采用減小前角的刀具,以較低的切削速度加工塑性材料時,容易產生這種切屑。它是切屑層較充分變形的產物,已達到了剪裂程度,產生節狀切屑時,切屑工作不平穩,工件表面粗糙度較大。

 

 

 

3、粒狀切屑:粒狀切屑是一種均勻的顆粒狀切屑。當采用小前角刀具,以很低的切削速度加工塑性金屬材料時,容易產生這種切屑。它是切削層充分變形的產物,達到了材料產生剪切破壞,使切屑沿厚度斷裂的程度,產生粒狀切屑時,切削工作不平穩,工件表面粗糙度較大。

 

 

 

4、崩碎切屑:崩碎狀切屑是一種不規則的細粒狀切屑。它是切削脆性材料時,切削層在彈性變形后,幾乎不經塑性變形階段,突然崩裂而形成的切屑。形成崩碎狀切屑時,切削工作不穩定,刀刃上受到較大的沖擊力作用,已加工表面粗糙不平。

 

 

 

由上可知,切屑的種類隨工件材料、切削條件的不同而不同。因此,在加工過程中可以通過觀察切屑形態來判斷切屑條件是否合適,也可以通過轉化切削條件改變切屑形態,使之向著有利于生產的方向轉化。

 

 

 

二、切屑折斷的原理

 

 

 

金屬切削過程中,切屑是否容易折斷,與切屑的變形有直接聯系,所以研究切屑折斷原理必須從研究切屑變形的規律入手。

 

 

 

切削過程中所形成的切屑,由于經過了比較大的塑性變形,它的硬度將會有所提高,而塑性和韌性則顯著降低,這種現象叫冷作硬化。經過冷作硬化以后,切屑變得硬而脆,當它受到交變的彎曲或沖擊載荷時就容易折斷。切屑所經受的塑性變形越大,硬脆現象越顯著,折斷也就越容易。在切削難斷屑的高強度、高塑性、高韌性的材料時,應當設法增大切屑的變形,以降低它的塑性和韌性,便于達到斷屑的目的。

 

 

 

切屑的變形可以由兩部分組成:

 

 

 

第一部分是切削過程中所形成的,我們稱之為基本變形。用平前刀面車刀自由切削時所測得的切屑變形,比較接近于基本變形的數值。影響基本變形的主要因素有刀具前角、負倒棱、切削速度三項。前角越小,負倒棱越寬、切削速度越低,則切屑的變形越大,越有利于斷屑。所以,減小前角、加寬負倒棱,降低切削速度可作為促進斷屑的措施。

 

 

 

第二部分是切屑在流動和卷曲過程中所受的變形,我們稱之為附加變形。因為在大多數情況下,僅有切削過程中的基本變形還不能使切屑折斷,必須再增加一次附加變形,才能達到硬化和折斷的目的。迫使切屑經受附加變形的最簡便的方法,就是在前刀面上磨出(或壓制出)一定形狀的斷屑槽,迫使切屑流入斷屑槽時再卷曲變形。切屑經受附加的再卷曲變形以后,進一步硬化和脆化,當它碰撞到工件或后刀面上時,就很容易被折斷了。

 

 

 

三、斷屑方法

 

 

 

切屑斷與不斷的根本原因在于切屑形成過程中的變形和應力,當切屑處于不穩定的變形狀態或切屑應力達到其強度極限時,就會斷屑,通常切屑是卷曲后折斷的。

 

 

 

合理選擇刀具幾何角度、切削用量、磨斷屑槽是常用的斷屑方法。

 

 

 

1、減小前角、增大主偏角:前角和主偏角是對斷屑影響較大的刀具幾何角度。減小前角,加劇切屑變形,易于斷屑。由于將前角磨小,會增大切削力,限制了切削用量的提高,嚴重時會損壞刀具,甚至“悶車”,一般不單純采用減小前角來斷屑。增大主偏角,可增大切削厚度,易于斷屑。例如,同樣條件下90°刀就比45°刀容易斷屑。另外,增大主偏角,有利于減小加工中的振動。所以,增大主偏角是一種行之有效的斷屑方法。

 

 

 

2、減小切削速度、增大進給量改變切削用量是斷屑的另一措施。增大切削速度,切屑底層金屬變軟且切屑變形不充分,不利于斷屑;減小切削速度,反而容易斷屑。因此,在車削時,可通過降低主軸轉速,減小切削速度來斷屑。增大進給量,可增加切削厚度,易于斷屑。這是加工中常采用的一種斷屑方法,不過應當注意,隨著進給量的增大,工件表面粗糙度值將會明顯增大。

 

 

 

3、開設斷屑槽:斷屑槽,是指在刀具前刀面上做出的槽。斷屑槽的形狀、寬度及槽斜角都是影響斷屑的因素。

 

 

 

1)斷屑槽的形狀

 

 

 

常用的斷屑槽有折線形、直線圓弧形、全圓弧形3種槽型。

 

 

 

 

 

 

 

在切削碳素鋼、合金鋼、工具鋼時,可選用折線形、直線圓弧形、斷屑槽;切削高塑性材料工件時,例如純銅、不銹鋼工件等,可選用全圓弧形斷屑槽。

 

 

 

2)斷屑槽的寬度

 

 

 

斷屑槽的寬度對斷屑的影響很大。一般來講,槽寬越小,切屑的卷曲半徑越小,切屑上的彎曲應力越大,越易折斷。所以,采用較小的斷屑槽寬對斷屑有利。但斷屑槽寬度必須與進給量切削深度ɑp聯系起來考慮。

 

 

 

若斷屑槽寬度與進給量基本合適,則可形成C形切屑。如卷屑槽太窄,易產生堵屑現象,而使車刀負荷增加,甚至損壞切削刃;若卷屑槽太寬,切削卷曲半徑太大,則切削變形不夠,不易折斷,往往不流經槽底而形成不斷的帶狀切屑。

 

 

 

切屑槽的寬度也應與切削深度相適當,否則當槽太窄時,顯得切屑寬,不易在槽中卷曲,往往切屑不流經槽底而形成帶狀切屑。當槽太寬時,又顯得切屑窄,流動較自由,變形不夠充分,也不折斷。

 

 

 

為了得到滿意的斷屑效果,應按具體加工條件,選擇合適的斷屑槽寬度。對于硬度較低的工件材料,槽應選得窄些,反之,槽應選得寬些。

 

 

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