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刀具斷屑的原因及解決
來源:本站原創    作者:admin    點擊次數:679次    發布時間:2022/10/27

刀具斷屑的原因及解決

刀(dao)具斷(duan)屑(xie)可(ke)靠與(yu)否,對正常(chang)生(sheng)產與操作者安全(quan)都有著(zhu)重大(da)影(ying)響。在(zai)切(qie)削(xue)加工中(zhong),崩碎切屑會(hui)飛(fei)濺傷人,並(bing)易研損機(ji)床(chuang);而(er)長條帶(dai)狀(zhuang)切屑會纏繞在工件(jian)或刀具(ju)上,易(yi)刮(gua)傷工(gong)件,引(yin)發刀具破損,甚至影響(xiang)工人(ren)安全。

 

對於(yu)數控機床(加(jia)工中心(xin))等自(zi)動化加工機床,由於其(qi)刀具數量(liang)較多(duo),刀架與刀具聯係(xi)密(mi)切,斷屑問(wen)題就(jiu)顯得更為(wei)重要(yao),隻(zhi)要其中—把刀斷屑不(bu)可靠,就可能(neng)破壞機床的自動循(xun)環,甚(shen)至(zhi)破壞整條自動(dong)線(xian)正(zheng)常運轉,所以(yi)在設(she)計(ji)、選用(yong)或刃(ren)磨刀具時,必(bi)須(xu)考慮(lv)刀具斷屑的(de)可靠(kao)性。而對於數控機床(加工中心)等(deng),並應(ying)滿(man)足(zu)下列(lie)要求:

 

切屑不得纏繞(rao)在刀具、工件及(ji)其相鄰(lin)的工具、裝備上;

切屑不得飛濺,以保證操(cao)作(zuo)者與觀(guan)察(cha)者的安全;

精(jing)加工時,切屑不可劃(hua)傷工件的已加工表麵,影響已加工表麵的質量;

保(bao)證刀具預定的耐(nai)用度,不能過早(zao)磨損(sun)並竭(jie)力防(fang)止(zhi)其破損;

切屑流出時,不妨礙切削液的噴注(zhu);

切屑不會劃傷機床導軌(gui)或其他(ta)部(bu)件等。

 

在滿足上述(shu)要求(qiu)的基礎上,不同刀具對切屑長度還(hai)有(you)不同(tong)要求。例如一(yi)般粗車鋼(gang)料(liao)的最大切屑長(zhang)度(du)為100mm左(zuo)右(you);精車(che)則應稍(shao)長。要避免過於細(xi)碎(sui)的切屑,因為它容(rong)易嵌(qian)入(ru)機床導軌和(he)刀具裝(zhuang)置的一些(xie)重(zhong)要部位(如基準麵(mian)),這樣不僅需(xu)要附加防護(hu)裝置,還給清(qing)除(chu)切屑帶來一定(ding)的困難(nan)。

 

 

對(dui)於某(mou)些不易斷屑的刀具,如成形車刀、切槽車刀和切斷車刀等,在數控機床(加工中心)等自動化機床上,應保證其穩(wen)定的卷屑

切屑形(xing)狀的分(fen)類(lei)

根(gen)據(ju)工件材料、刀具幾(ji)何參(can)數和切削用量等的具體情況,切屑形狀一般有:帶狀屑、C 形屑、崩碎屑、寶塔(ta)狀卷屑、發(fa)條(tiao)狀卷(juan)屑、長緊(jin)螺卷屑、螺卷屑等。

1、帶狀屑

高(gao)速(su)切削塑性(xing)金屬材料時(shi),如不采取斷屑措施(shi),極(ji)易形成帶狀屑,此(ci)形屑連(lian)綿(mian)不斷,常會纏(chan)繞在工件或刀具上,易劃傷工件表麵或(huo)打壞(huai)刀具的切削刃、甚至傷(shang)人,因此應盡(jin)量避(bi)免形成(cheng)帶狀屑。

但(dan)有時也希望得(de)到帶狀屑,以使(shi)切屑能順(shun)利排(pai)出。例(li)如在立式(shi)鏜床上鏜盲孔(kong)時。

2、C形

車削一般的碳(tan)鋼、合(he)金鋼材料時,如(ru)采(cai)用帶有斷屑槽的車刀則易形成C形屑。C形屑沒(mei)有了帶狀屑的缺(que)點。但C形屑多數是(shi)碰(peng)撞在車刀後刀麵或工件表麵而折斷的。切屑高頻(pin)率(lv)的碰斷和折斷會影響切削過(guo)程的平(ping)穩性,從(cong)而影響已加工表(biao)麵的粗(cu)糙度。所以,精加工時一般(ban)不希望(wang)得到C形屑.而多希望得到(dao)長螺卷屑,使切削過程比較平穩。

3、發條狀卷屑

在重型車床上(shang)用大切深、大進給量車削鋼件進,切屑又寬又厚,若形成C形屑則容易損傷切削刃,甚至會飛崩(beng)傷人。所以通常將斷屑槽(cao)的槽底(di)圓弧半徑加大,使切屑成發條狀在加工表麵上碰撞折斷,並靠其自重墜(zhui)落。

4、長緊卷屑

長緊卷屑形成過程(cheng)比(bi)較平穩,清理(li)也(ye)方(fang)便(bian),在普(pu)通(tong)車床上是一種比較(jiao)好(hao)的屑形。

5、寶(bao)塔狀卷屑

數控加工、機床或自動線加工時,希(xi)望得到此形屑,因為這(zhe)樣(yang)的切屑不會纏繞在刀具和工件上。而且(qie)清理也方便。

6、崩碎屑

在車削鑄(zhu)鐵、脆黃(huang)銅、鑄青銅等脆(cui)性材料時,極易形成針狀或碎片(pian)狀的崩碎屑,既(ji)易飛濺(jian)傷人、又易研損機床。若(ruo)采用卷屑措施,則可使切屑連成短(duan)卷狀。

總(zong)之,切削加工的具體條件不同,希望得到切屑的形狀也不同,但不論什(shen)麽(mo)形狀的切屑,都要斷屑可靠。

切屑折斷的原(yuan)理

金(jin)屬(shu)切削過程中,切屑是否(fou)容易折斷,與切屑的變形有直接(jie)聯係,所以研究切屑折(zhe)斷原理必須從研(yan)究切屑變(bian)形的規律(lv)入手。

切削過程中所(suo)形成的切屑,由於經過了(le)比較大的塑性變形,它(ta)的硬(ying)度將會有所提(ti)高,而塑性和韌性則(ze)顯著降低,這種(zhong)現象(xiang)叫(jiao)冷(leng)作硬化。經(jing)過冷作硬化以後(hou),切屑變得硬而脆,當它受到交(jiao)變的彎曲(qu)或衝(chong)擊(ji)載荷(he)時就容易折斷。切屑所經受(shou)的塑(su)性變形越(yue)大,硬脆現象越顯(xian)著,折斷也就越容易。在切削難斷屑的高強(qiang)度、高塑性、高韌性的材料時,應當(dang)設法(fa)增(zeng)大切屑的變形,以降(jiang)低它的塑性和韌(ren)性,便於達到斷屑的目(mu)的。

切屑的變形可以由(you)兩(liang)部分組(zu)成

第(di)一部分是切削過程中所形成的,香蕉视频APP污APP下载稱(cheng)之(zhi)為基(ji)本變形。用平前刀麵車刀自由切削時所測得的切屑變形,比較接近於基本(ben)變形的數值。影響基本變形的主(zhu)要因素(su)有刀具前(qian)角、負倒(dao)棱、切削速度三(san)項(xiang)。前角越小,負倒(dao)棱越寬、切削速度越低,則切屑的變形越大,越有利於斷屑。所以,減小(xiao)前角(jiao)、加寬負倒(dao)棱,降低(di)切削速度可作為促進斷屑的措施。

 

 

第二(er)部分是切屑在流動和卷曲過程中所受的變形,香蕉视频APP污APP下载稱之為附(fu)加變形。因(yin)為在大多數情(qing)況下,僅(jin)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(ci)附加變形,才(cai)能達到硬化(hua)和折斷的目的。迫使切屑經受附加變形的最簡(jian)便的方法,就是在前刀麵上磨(mo)出(chu)(或壓製出)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後,進(jin)一步(bu)硬化和脆化,當它碰撞到工件或後刀麵上時,就很容易被折斷了。

斷屑槽對斷(卷)屑的影響

斷屑槽不僅對切屑起著附加變形的作用,而且對切屑的形狀和切屑的折斷有著重要的影響。在切削加工中,人們就是利用斷屑槽的不同形狀、尺寸(cun)及斷屑槽與主切削刃的傾(qing)斜角,來實現(xian)控製(zhi)切屑的卷曲與折斷。為了更(geng)好地認(ren)識(shi)和掌(zhang)握(wo)這些規律,香蕉视频APP污APP下载就具體分析(xi)一下斷屑槽的形狀、尺寸(cun)及斷屑槽與主切削刃的傾(qing)斜角度對切屑形狀與切屑折斷的影響。

 

1、斷屑槽的形狀

斷屑槽的形狀有直(zhi)線圓(yuan)弧(hu)型,直線型(xing)和全圓弧型三種。

 斷屑槽的形狀

 

 

1)直線圓弧型斷屑槽由一段直線和一段圓弧連接而成。直線部分構成刀具的前刀麵,槽底圓弧半(ban)徑Rn的大小對切屑的卷曲和變形有一定的影響。Rn小,則切屑卷曲半徑小,而切屑變形大;Rn大,則切屑卷曲半徑(jing)大,而切屑變形小。在中等切深(shen)下(切深(shen)ap=2~6mm ) ,一般可選Rn=( 0.4~0.7 ) B ,B 為斷屑槽的寬度。

 

 

2)直線型斷屑槽由兩段(duan)直線相交而成,其槽底角為180°-σ(σ稱為斷屑台(tai)楔角),槽底角(180°-σ)代(dai)替(ti)了圓弧Rn 的作用。槽底角小,則切屑的卷曲半徑小,切屑變形大;槽底角大,則切屑的卷曲半徑大,切屑變形小。在中等切深下,斷屑台楔角一般選用60°~70°。

 

 

上述兩種形狀斷屑槽適(shi)用於加工碳素鋼與合金結(jie)構(gou)鋼,一般前角在γ。在5~15°範圍內。

 

3)全圓弧型斷屑槽的主要參數槽寬(kuan)B 、槽底圓弧半徑Rn和前角γ。之間的關係為:

 

當切削紫(zi)銅(tong)、不鏽鋼等高塑性材(cai)料時,常選用全圓弧型斷屑槽。因為加工高塑性材料時,刀具前角選(xuan)得比較大(γ0=25°~30°)同樣大的前角,全圓弧斷屑槽刀具的切削刃比較堅(jian)固,另(ling)外(wai)槽也較淺(qian),便於流(liu)屑,故(gu)比較實用。

2、斷屑槽的寬度

斷屑槽寬度B與進給(gei)量f 、切削深度ap有關,當進給量f增大時,切削厚(hou)度增大,斷屑槽的寬度應相(xiang)應加寬;切削深度大,槽也應適當加寬。

固定不變,斷屑槽寬度B的變化對切屑卷曲和變形的影響。圖(tu)9a是槽寬與進給量基本適應,切屑經卷曲變形後碰撞(zhuang)折斷成C形;圖(tu)9b是槽不夠寬,切屑卷曲半徑小,變形大,碰撞後折斷成短C形或形成崩碎小片;圖(tu)9c則是槽太(tai)窄(zhai)了,切屑擠(ji)成小卷堵塞(sai)在槽中很難流出來(lai),造成憋屑甚至會打壞切削刃;圖(tu)9d、e則是槽太寬了,切屑卷曲半徑太大,變形不夠(gou),不易折斷,有時甚至不流經槽底而自由形成帶狀屑。

如果(guo)用進給量初(chu)選斷屑槽的寬度,粗略(lve)地說(shuo),對於切削中碳鋼,寬度B與進給量f 的關係約為B=10f ;而切削合金鋼時,為增大切屑變形,可取(qu)B=7f 。

 

 

斷屑槽的寬度B也應與切削深度ap相適應。一般也可以粗略地依(yi)據ap來選擇(ze)槽寬B,當ap大時,B也應當大些;而ap小,則B應適當減小。因為當切深大而槽太窄時,切屑寬,不易在槽中卷曲,這樣,切屑往往(wang)不流入槽底而自行(xing)形成帶狀屑;當切深小而槽太寬時,切屑窄,流動比較自由,變形不夠充(chong)分,也不易折斷。

3、斷屑槽與主切削刃的傾斜(xie)角

斷屑槽與主切削刃的傾斜方式常用的有外斜式、平行式、和內(nei)斜式三種。

1)外斜式

外斜式的斷屑槽,前寬後窄,前深後淺。

外斜式斷屑槽的切屑卷曲變形大,如圖11所示(shi),在靠近工件外圓表麵A處(chu)的切削速度最高而槽窄,切屑最(zui)先受阻而卷曲,且卷曲半徑小,變形大;而在刀尖B處,切削速度低而槽寬,切屑最後以較大卷曲半徑卷曲,這就會產生一個(ge)力,使切屑翻(fan)轉到後刀麵或待(dai)加工表麵上,經碰撞後折斷而形成C 形屑。

這種形式的斷屑槽。在中等切深時斷屑範圍較寬,斷屑效果穩定可靠,生產中應用較為廣(guang)泛(fan)。傾斜角τ的數值(zhi)主要按工件材料確定,一般切削中碳鋼時,取τ=8°~10°切削合金鋼時,為增大切屑變形,取τ=10°~15°。

但在大切深時,由於靠近工件外圓表麵A 處(見圖11)斷屑槽寬度太小,切屑容易阻塞,甚至切屑打(da)壞切削刃,所以一般多改用平行式。

2)平行式

平行式斷屑槽的切屑變形不如外斜式大,切屑大多是碰在工件加工表麵上折斷。

 

切屑中碳鋼時,平行式斷屑槽的斷屑效果與外斜式基本相仿(fang),但進給量應略加大一些,以增大切屑的附加卷曲變形。

3)內斜式

內斜式斷屑槽(見圖12 )在工件外圓表麵A處最寬,而在刀尖B處最窄。所以切屑常常是在B處先卷曲成小卷,而在A處則卷成大卷。當主切削刃的刃傾角取成3°~5°時,切屑容易形成連續(xu)的長緊卷屑。內斜式斷屑槽與主切削刃的傾斜角一般取τ=8°~10°,內斜式斷屑槽形成長緊卷屑的切削用量範(fan)圍相當窄,所以它在生產中應用不如外斜式和平行式普遍(bian),主要是應用於精車或半精車。

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幾種常用的斷屑方法

1、利(li)用斷屑槽

如前所述,斷屑槽不僅對切屑起附加變形的作用.而且還能實現控製切屑的卷曲與折斷。隻要斷屑槽的形狀、尺(chi)寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角合適,斷屑則是可靠的。不論是焊接式刀具還是機夾(jia)式刀具,是重磨式刀具還是不重磨式刀具都(dou)可采用。

為了適用不同的切削用量範圍。硬質合金可轉位刀片上壓(ya)製有多種形狀及不同尺寸的斷屑槽,便於選用,這樣既經濟又簡便。這種方法是切削加工中應首選的方法,也是應用最廣泛的方法。

不足之處是刀具合理幾何(he)參數的確定,受到斷屑要求的牽(qian)製。

2、利用斷屑器

斷屑器(qi)有固(gu)定式和可調(diao)節式兩種。圖13 為車刀上的可調節式斷屑器。

在車刀前刀麵上裝一個擋屑板1,切屑沿刀具的前麵流出時,因受擋(dang)屑板(ban)1所阻(zu)而彎曲折斷。斷屑器的參數Ln和α可按需要設計和調整(zheng),以保證(zheng)在給定的切削條件下,斷屑穩定可靠。鬆(song)開螺釘3 , 在彈簧(huang)4 的作用下,可使擋屑板(ban)1和壓板2一起(qi)抬(tai)起,便於擋屑板(ban)調整和刀片的快速轉位(wei)與更換(huan)。這種斷屑器常用於大、中型機床的刀具上。

3、利用斷屑裝置

斷屑裝置(zhi)類型很多,一般可分為機械(xie)式,液(ye)壓式和電(dian)氣式等,斷屑裝置成本高,但斷屑是穩定可靠的,一般隻用於自動線上。圖14為用於車刀上的帶有切斷器的斷屑裝置示意(yi)圖。車削時,切屑通過導屑通道2流出,被不斷旋(xuan)轉(zhuan)的盤(pan)形切斷器3強行割(ge)斷,被(bei)割斷後的切屑則從排屑道6排出。切斷器是由傳(chuan)動軸(zhou)4帶動的。圖中1 為車刀。

4、利用在工件表麵上的預(yu)先(xian)開槽的方法

按工件直徑大小不同,預先在被加工表麵上沿(yan)工件軸向(xiang)開出一條或數條溝槽,其深度略小於切削深度,使切出的切屑形成薄(bao)弱截麵,從而折斷。這樣,既保證了可靠的斷屑,又不影響工件已(yi)加工表麵的粗糙(cao)度。即(ji)使加工韌性較大的材料時,斷屑效果也很好。例如在精鏜(tang)韌性較大的工件材料(如40Cr等)時,在用其他方法很難斷屑時,則可在被加工表麵上拉削出縱向溝槽,再進行鏜削。采用這種方法能顯出其獨特的優點。

5、改(gai)變刀具幾何參數和調整切削用量

由前麵所述的切屑折斷原理可知(zhi),減小刀具前角;增大主偏(pian)角;在主切削刃上磨出負(fu)倒棱;降低切削速度;加大進給量以及改變主切削刃形狀等都能促使切屑折斷。但是,采取這些方法斷屑,常會帶來一些不良後果,如生產率下降,工件表麵質量惡(e)化、切削力增大等,這種方法,在自動線上很(hen)少(shao)采用,有時隻作為斷屑的輔(fu)助手(shou)段。

此外,采用切削液可以降低切屑的塑性和韌性,也有利於斷屑。提高切削液壓力(li)更能促使切屑折斷,孔加工中,有時就采用這種方法。


刀具斷屑的原因及解決之法

2020-06-17 09:11:58  211

刀具斷屑可靠與否,對正常生產與操作者安全都有著重大影響。在切削加工中,崩碎切屑會飛濺傷人,並易研損機床;而長條帶狀切屑會纏繞在工件或刀具上,易刮傷工件,引發刀具破(po)損,甚至影響工人安全。

 

對於數控機床(加工中心)等自動化加工機床,由於其刀具數量較多,刀架與刀具聯(lian)係密切,斷屑問題(ti)就顯得更為重要,隻要其中—把(ba)刀斷屑不可靠,就可能破壞機床的自動循環,甚至破壞整條自動線正常運(yun)轉,所以在設計、選用或刃磨刀具時,必須考(kao)慮刀具斷屑的可靠性。而對於數控機床(加工中心)等,並應滿足下列要求:

 

切屑不得纏繞在刀具、工件及其相鄰的工具、裝備上;

切屑不得飛濺,以保證操作者與觀察者(zhe)的安全;

精加工時,切屑不可劃傷工件的已加工表麵,影響已加工表麵的質量;

保證刀具預定的耐用度,不能過早磨損並竭力防止其破損;

切屑流出時,不妨礙(ai)切削液的噴(pen)注;

切屑不會劃傷機床導(dao)軌或其他部件等。

 

在滿足上述要求的基礎(chu)上,不同刀具對切屑長度還有不同要求。例如一般粗車鋼料的最大切屑長度為100mm左右;精車則應稍長。要避免過於細碎的切屑,因為它容易嵌入機床導軌和刀具裝置的一些重要部位(如基準(zhun)麵),這樣不僅需要附加防護裝置,還給清除切屑帶來一定的困(kun)難。

 

 

對於某些不易斷屑的刀具,如成形車刀、切槽車刀和切斷車刀等,在數控機床(加工中心)等自動化機床上,應保證其穩定的卷屑

切屑形狀的分類

根據工件材料、刀具幾何參數和切削用量等的具體(ti)情況(kuang),切屑形狀一般有:帶狀屑、C 形屑、崩碎屑、寶塔狀卷屑、發條狀卷屑、長緊螺(luo)卷屑、螺卷屑等。

1、帶狀屑

高速切削塑性金屬材料時,如不采取斷屑措施,極易形成帶狀屑,此形屑連綿不斷,常會纏繞在工件或刀具上,易劃傷工件表麵或打壞刀具的切削刃、甚至傷人,因此應盡量避免形成帶狀屑。

但有時也希望得到帶狀屑,以使切屑能順利排出。例如在立(li)式鏜床上鏜盲(mang)孔時。

2、C形

車削一般的碳鋼、合金鋼材料時,如采用帶有斷屑槽的車刀則易形成C形屑。C形屑沒有了帶狀屑的缺點(dian)。但C形屑多數是碰撞在車刀後刀麵或工件表麵而折斷的。切屑高頻率的碰斷和折斷會影響切削過程的平穩性,從而影響已加工表麵的粗糙度。所以,精加工時一般不希望得到C形屑.而多希望得到長螺卷屑,使切削過程比較平穩。

3、發條狀卷屑

在重型車床上用大切深、大進給量車削鋼件進,切屑又寬又厚,若形成C形屑則容易損傷切削刃,甚至會飛崩傷人。所以通常將斷屑槽的槽底圓弧半徑加大,使切屑成發條狀在加工表麵上碰撞折斷,並靠其自重墜落(luo)。

4、長緊卷屑

長緊卷屑形成過程比較平穩,清理也方便,在普通車床上是一種比較好的屑形。

5、寶塔狀卷屑

數控加工、機床或自動線加工時,希望得到此形屑,因為這樣的切屑不會纏繞在刀具和工件上。而且清理也方便。

6、崩碎屑

在車削鑄鐵(tie)、脆黃銅、鑄青銅等脆性材料時,極易形成針(zhen)狀或碎片狀的崩碎屑,既易飛濺傷人、又(you)易研損機床。若采用卷屑措(cuo)施,則可使切屑連成短卷狀。

總之,切削加工的具體條件不同,希望得到切屑的形狀也不同,但不論什麽形狀的切屑,都要斷屑可靠。

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係,所以研究(jiu)切屑折斷原理必須從研究切屑變形的規(gui)律入手。

切削過程中所形成的切屑,由於經過了比較大的塑性變形,它的硬度將(jiang)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。經過冷作硬化以後,切屑變得硬而脆,當它受到交變的彎(wan)曲或衝擊載(zai)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,便於達到斷屑的目的。

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,香蕉视频APP污APP下载稱之為基本變形。用平前刀麵車刀自由切削時所測(ce)得的切屑變形,比較接近(jin)於基本變形的數值。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(leng)越寬、切削速度越低,則切屑的變形越大,越有利於斷屑。所以,減小前角、加寬負倒棱,降低切削速度可作為促(cu)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,香蕉视频APP污APP下载稱之為附加變形。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(zai)增加一次附加變形,才能達(da)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,就是在前刀麵上磨出(或壓製出)一定形狀的斷屑槽,迫(po)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後,進一步硬化和脆化,當它碰撞到工件或後刀麵上時,就很容易被折斷了。

斷屑槽對斷(卷)屑的影響

斷屑槽不僅對切屑起著附加變形的作用,而且對切屑的形狀和切屑的折斷有著重要的影響。在切削加工中,人們(men)就是利用斷屑槽的不同形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角,來實(shi)現控製切屑的卷曲與折斷。為了更好地認識和掌握這些規律,香蕉视频APP污APP下载就具體分析一下斷屑槽的形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角度對切屑形狀與切屑折斷的影響。

 

1、斷屑槽的形狀

斷屑槽的形狀有直線圓弧型,直線型和全圓弧型三種。

 斷屑槽的形狀

 

 

1)直線圓弧型斷屑槽由一段直線和一段圓弧連接而成。直線部分構成刀具的前刀麵,槽底圓弧半徑Rn的大小對切屑的卷曲和變形有一定的影響。Rn小,則切屑卷曲半徑小,而切屑變形大;Rn大,則切屑卷曲半徑大,而切屑變形小。在中等切深下(切深ap=2~6mm ) ,一般可選Rn=( 0.4~0.7 ) B ,B 為斷屑槽的寬度。

 

 

2)直線型斷屑槽由兩段直線相交而成,其槽底角為180°-σ(σ稱為斷屑台楔角),槽底角(180°-σ)代替了圓弧Rn 的作用。槽底角小,則切屑的卷曲半徑小,切屑變形大;槽底角大,則切屑的卷曲半徑大,切屑變形小。在中等切深下,斷屑台楔(xie)角一般選用60°~70°。

 

 

上述兩種形狀斷屑槽適用於加工碳素鋼與合金結構鋼,一般前角在γ。在5~15°範圍(wei)內。

 

3)全圓弧型斷屑槽的主要參數槽寬B 、槽底圓弧半徑Rn和前角γ。之間(jian)的關係為:

 

當切削紫銅、不鏽(xiu)鋼等高塑性材料時,常選用全圓弧型斷屑槽。因為加工高塑性材料時,刀具前角選得比較大(γ0=25°~30°)同樣大的前角,全圓弧斷屑槽刀具的切削刃比較堅固,另外槽也較淺,便於流屑,故比較實用。

2、斷屑槽的寬度

斷屑槽寬度B與進給量f 、切削深度ap有關,當進給量f增大時,切削厚度增大,斷屑槽的寬度應相應加寬;切削深度大,槽也應適當加寬。

固定不變,斷屑槽寬度B的變化對切屑卷曲和變形的影響。圖9a是槽寬與進給量基本適應,切屑經卷曲變形後碰撞折斷成C形;圖9b是槽不夠寬,切屑卷曲半徑小,變形大,碰撞後折斷成短C形或形成崩碎小片;圖9c則是槽太窄了,切屑擠成小卷堵(du)塞在槽中很難流出來,造(zao)成憋(bie)屑甚至會打壞切削刃;圖9d、e則是槽太寬了,切屑卷曲半徑太大,變形不夠,不易折斷,有時甚至不流經槽底而自由形成帶狀屑。

如果用進給量初選斷屑槽的寬度,粗略地說,對於切削中碳鋼,寬度B與進給量f 的關(guan)係約為B=10f ;而切削合金鋼時,為增大切屑變形,可取B=7f 。

 

 

斷屑槽的寬度B也應與切削深度ap相適應。一般也可以粗略地依據ap來選擇槽寬B,當ap大時,B也應當大些;而ap小,則B應適當減(jian)小。因為當切深大而槽太窄時,切屑寬,不易在槽中卷曲,這樣,切屑往往不流入槽底而自行形成帶狀屑;當切深小而槽太寬時,切屑窄,流動比較自由,變形不夠充分,也不易折斷。

3、斷屑槽與主切削刃的傾斜角

斷屑槽與主切削刃的傾斜方式常用的有外斜式、平行式、和內斜式三種。

1)外斜式

外斜式的斷屑槽,前寬後窄,前深後淺。

外斜式斷屑槽的切屑卷曲變形大,如圖11所示,在靠近工件外圓表麵A處的切削速度最高而槽窄,切屑最先受阻而卷曲,且卷曲半徑小,變形大;而在刀尖(jian)B處,切削速度低而槽寬,切屑最後以較大卷曲半徑卷曲,這就會產(chan)生一個力,使切屑翻轉到後刀麵或待加工表麵上,經碰撞後折斷而形成C 形屑。

這種形式的斷屑槽。在中等切深時斷屑範圍較寬,斷屑效(xiao)果穩定可靠,生產中應用較為廣泛。傾斜角τ的數值主要按(an)工件材料確(que)定,一般切削中碳鋼時,取τ=8°~10°切削合金鋼時,為增大切屑變形,取τ=10°~15°。

但在大切深時,由於靠近工件外圓表麵A 處(見(jian)圖11)斷屑槽寬度太小,切屑容易阻塞,甚至切屑打壞切削刃,所以一般多改用平行式。

2)平行式

平行式斷屑槽的切屑變形不如外斜式大,切屑大多是碰在工件加工表麵上折斷。

 

切屑中碳鋼時,平行式斷屑槽的斷屑效果與外斜式基本相仿,但進給量應略加大一些,以增大切屑的附加卷曲變形。

3)內斜式

內斜式斷屑槽(見圖12 )在工件外圓表麵A處最寬,而在刀尖B處最窄。所以切屑常常是在B處先卷曲成小卷,而在A處則卷成大卷。當主切削刃的刃傾角取成3°~5°時,切屑容易形成連續的長緊卷屑。內斜式斷屑槽與主切削刃的傾斜角一般取τ=8°~10°,內斜式斷屑槽形成長緊卷屑的切削用量範圍相當窄,所以它在生產中應用不如外斜式和平行式普遍,主要是應用於精車或半精車。

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幾種常用的斷屑方法

1、利用斷屑槽

如前所述,斷屑槽不僅對切屑起附加變形的作用.而且還能實現控製切屑的卷曲與折斷。隻要斷屑槽的形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角合適,斷屑則是可靠的。不論(lun)是焊接式刀具還是機夾式刀具,是重磨式刀具還是不重磨式刀具都可采用。

為了適用不同的切削用量範圍。硬質合金可轉位刀片上壓製有多種形狀及不同尺寸的斷屑槽,便於選用,這樣既經濟(ji)又簡便。這種方法是切削加工中應首(shou)選的方法,也是應用最廣泛的方法。

不足之處是刀具合理幾何參數的確定,受到斷屑要求的牽製。

2、利用斷屑器

斷屑器有固定式和可調節式兩種。圖13 為車刀上的可調節(jie)式斷屑器。

在車刀前刀麵上裝一個擋屑板1,切屑沿刀具的前麵流出時,因受擋屑板1所阻而彎曲折斷。斷屑器的參數Ln和α可按需要設計和調整,以保證在給定的切削條件下,斷屑穩定可靠。鬆開螺釘(ding)3 , 在彈(dan)簧4 的作用下,可使擋屑板1和壓板2一起抬起,便於擋屑板調整和刀片的快速轉位與更換。這種斷屑器常用於大、中型機床的刀具上。

3、利用斷屑裝置

斷屑裝置類型很多,一般可分為機械式,液壓式和電氣(qi)式等,斷屑裝置成本高,但斷屑是穩定可靠的,一般隻用於自動線上。圖14為用於車刀上的帶有切斷器的斷屑裝置示意圖。車削時,切屑通過導屑通道(dao)2流出,被不斷旋轉的盤形切斷器3強行割斷,被割斷後的切屑則從排屑道6排出。切斷器是由傳動軸4帶動的。圖中1 為車刀。

4、利用在工件表麵上的預先開(kai)槽的方法

按工件直徑大小不同,預先在被加工表麵上沿工件軸向開出一條或數條溝槽,其深度略小於切削深度,使切出的切屑形成薄弱(ruo)截麵,從而折斷。這樣,既保證了可靠的斷屑,又不影響工件已加工表麵的粗糙度。即使加工韌性較大的材料時,斷屑效果也很好。例如在精鏜韌性較大的工件材料(如40Cr等)時,在用其他方法很難斷屑時,則可在被加工表麵上拉(la)削出縱(zong)向溝(gou)槽,再進行鏜削。采用這種方法能顯出其獨(du)特的優(you)點。

5、改變刀具幾何參數和調整切削用量

由前麵所述的切屑折斷原理可知,減小刀具前角;增大主偏角;在主切削刃上磨出負倒棱;降低切削速度;加大進給量以及改變主切削刃形狀等都能促使切屑折斷。但是,采取這些方法斷屑,常會帶來一些不良後果,如生產率下降,工件表麵質(zhi)量惡化、切削力增大等,這種方法,在自動線上很少采用,有時隻作為斷屑的輔助(zhu)手段。

此外,采用切削液可以降低切屑的塑性和韌性,也有利於斷屑。提高切削液壓力更能促使切屑折斷,孔加工中,有時就采用這種方法。



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