車削加工中控製斷屑（xiè）的幾種方法

當加工產生連綿不斷的帶狀切屑時，不（bú）僅容易劃傷工件加工表麵和損壞（huài）刀刃，嚴重時還會威脅到操作（zuò）者的安（ān）全，所以采取必（bì）要的工藝措施，控製屑型和斷屑一直是機械加工行業（yè）中極（jí）為（wéi）重要的工藝問題。

 

由於切屑是切屑層變形的（de）產物，所以，改變切削加工條件是改變切屑種（zhǒng）類、實現斷屑的有效途徑，而影響切屑加工條件的（de）因素主要（yào）包括工（gōng）件材料、刀具幾何角度及（jí）切屑用量等。

 

一般切屑（xiè）需要滿足以（yǐ）下幾個基本條件：

 

1、切（qiē）屑不得（dé）纏繞在刀具、工件及其相鄰的（de）工具、裝備（bèi）上；

 

2、切（qiē）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（bú）可劃傷工件的已加工表麵，影響已加工表麵的質量；

 

4、保證（zhèng）刀具預定的耐用度，不能過早磨損並竭力（lì）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（děng）。

 

一、切屑形狀的分類

 

 

1、帶狀切屑：帶狀切屑（xiè）是一種連綿不（bú）斷的，底麵光滑，背麵呈毛絨狀的切屑。當（dāng）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（zhuàng）切屑時，切削過程平穩，工（gōng）件表麵粗（cū）糙度較（jiào）小，但切屑不易折斷，往往引起纏繞，拉（lā）毛（máo）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（xiè）是一（yī）種底麵光滑（huá），背（bèi）麵（miàn）有（yǒu）明顯裂紋，且裂紋較深（shēn）的切屑。當采用減小前角的刀具，以（yǐ）較低的切削速度加工塑性材料時（shí），容易產生這種切屑。它是切屑層較充分（fèn）變形的產物，已達到了剪裂（liè）程度，產生節狀切（qiē）屑時，切屑工作不平穩，工件（jiàn）表麵粗糙度較（jiào）大（dà）。

 

3、粒狀切屑：粒狀切屑是一種均勻的顆粒狀切屑。當采（cǎi）用小前角刀具，以很（hěn）低的切削速度加工塑性金屬材料時，容易（yì）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（chéng）度，產生粒狀（zhuàng）切屑時，切削工作（zuò）不平穩，工件表麵粗糙度較大。

 

4、崩碎切屑：崩碎狀切屑是一（yī）種不規則的細粒狀切屑（xiè）。它是切削脆性（xìng）材料時，切削層在彈性變形後（hòu），幾（jǐ）乎不經塑性變（biàn）形階（jiē）段，突然崩裂而形成的切屑。形成崩碎狀切（qiē）屑時，切削工作不穩定，刀（dāo）刃上受到較大的衝擊力作用，已加工表麵粗糙不（bú）平。

 

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

 

二、切（qiē）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（jiē）聯係，所以研究切屑折斷原理必須（xū）從研究（jiū）切屑變形（xíng）的規律入手。

 

切削過程中所形成的（de）切（qiē）屑，由於經過（guò）了比較大的塑性變形，它（tā）的硬度將會（huì）有所提高（gāo），而塑性和韌（rèn）性則顯著降低（dī），這（zhè）種現象叫冷作硬化。經過冷作硬化以後，切屑變得硬而脆，當它受到交變的彎曲或衝擊載荷（hé）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（nán）斷屑的高強度、高塑性、高韌（rèn）性的材料時，應當設法增大切屑的變形，以降低它的塑（sù）性（xìng）和韌（rèn）性，便於達到斷屑的目的。

 

切（qiē）屑的變形可以由兩部（bù）分組成：

 

第一部分是切削過程中所形（xíng）成的，我們稱之為基本變形。用平前刀麵車刀自由切削時（shí）所測得的切屑變形，比較接近於基本變（biàn）形的數值。影響基本變形的主要因素有刀具前角（jiǎo）、負倒棱、切削速度三（sān）項（xiàng）。前角（jiǎo）越小，負倒（dǎo）棱越寬、切削速度越低，則切屑的變形越大，越有利（lì）於斷屑。所以，減（jiǎn）小前角（jiǎo）、加寬負倒棱（léng），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（zhōng）所受的變形，我們稱之為附加（jiā）變形。因為在大多數情況下，僅有切削過程中（zhōng）的基本變形還不（bú）能使切屑折斷，必（bì）須再增加一次附加變形，才（cái）能達（dá）到硬化和折斷的目的。迫使切屑經受附（fù）加變形的最簡便的（de）方法，就是在前刀麵上磨出（或壓製出）一（yī）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（shòu）附加的再卷曲變形以後，進一步硬化和脆（cuì）化，當它碰撞到工（gōng）件或後刀麵上時，就（jiù）很容易被折斷了。

 

三、斷屑方法

 

切屑斷與不斷的根本原因在於切屑形成過程中的變形和應力，當（dāng）切屑處於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（xiè），通常切屑是卷曲後折斷（duàn）的。

 

合（hé）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（qián）角、增大主偏角：前角（jiǎo）和主偏角是對斷屑影響較大的刀具幾（jǐ）何（hé）角度。減小前角，加劇切屑變形，易於斷（duàn）屑。由於將（jiāng）前角磨小，會增（zēng）大切削力，限製了切削用（yòng）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（qián）角來斷屑。增大主偏角，可增大切削厚度，易（yì）於斷屑。例（lì）如，同樣條件下（xià）90°刀就比45°刀容易（yì）斷（duàn）屑。另（lìng）外（wài），增大主偏角，有利（lì）於減小加工中（zhōng）的振動。所以，增大（dà）主偏角是一種行之有效的斷屑方法。

 

2、減小切削速度、增（zēng）大進給量改變切削用量是斷屑（xiè）的另一措施。增大（dà）切削速度，切屑底層金屬變軟且切屑變形不（bú）充分，不利於斷屑；減（jiǎn）小切削速（sù）度，反（fǎn）而容易斷屑。因此，在車削時（shí），可通（tōng）過降低主軸轉速，減小切（qiē）削速度來斷屑。增大進給量，可增加切削厚度，易於斷屑。這是加工中常采用的（de）一種（zhǒng）斷屑方法，不過應當注意（yì），隨著進給量的增大，工件表（biǎo）麵粗糙度值將會明顯增大（dà）。

 

3、開設斷屑槽：斷屑槽，是指在刀具（jù）前刀麵上做出的槽。斷屑槽的形狀、寬度及槽斜角都是影響（xiǎng）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（jīn）鋼、工具鋼時，可選用折線（xiàn）形、直線圓（yuán）弧形、斷（duàn）屑槽；切削高（gāo）塑性材料工件時（shí），例如純銅、不鏽鋼工件等，可（kě）選用全圓弧形斷屑槽（cáo）。

 

2）斷屑槽的寬度

 

斷屑槽的寬度對斷屑的影響很大。一般（bān）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（dà），越（yuè）易折斷。所以，采用較小的斷屑槽寬對斷屑有（yǒu）利（lì）。但斷屑槽寬度必須與進給量切削深度ɑp聯係起來考慮。

 

若斷屑槽（cáo）寬度（dù）與進給量（liàng）基本合適，則可形成C形（xíng）切屑。如卷屑槽太窄，易產生堵屑現象（xiàng），而使車刀負荷增加，甚至損（sǔn）壞切削刃；若卷屑槽太（tài）寬（kuān），切削卷曲（qǔ）半徑（jìng）太（tài）大，則切削變（biàn）形不夠，不易折斷，往（wǎng）往（wǎng）不（bú）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（xuē）深度相適當，否則（zé）當槽太窄時，顯得切屑寬，不（bú）易在槽中卷曲，往往（wǎng）切屑不流經槽底（dǐ）而形（xíng）成帶狀切屑。當槽太寬時，又顯（xiǎn）得（dé）切屑窄（zhǎi），流動較自由，變形不夠充（chōng）分，也不折斷。

 

為了得（dé）到滿意的斷屑效果，應按具體加（jiā）工條（tiáo）件，選擇合適（shì）的斷屑（xiè）槽寬度。對（duì）於硬度較低的（de）工件材料（liào），槽應選得窄些，反之，槽應選得寬些。