產生積屑瘤的利弊

郭明利

在生產實習中，對鋼、鋁合金和銅等塑料性材料的車、鉆、鉸和攻螺紋加工中，經常會看到一種現象，即在刀具前面會粘結一些工件的材料，最后形成一個硬度很高的楔塊。這個楔塊稱之為積屑瘤，也可稱刀瘤。積屑瘤在切削過程中并不穩定，時大時小，時生時滅，常常伴有振動出現，對工件加工精度的影響很大。如何控制和利用積屑瘤的產生，對初學者來說，會感到難以處理。下面筆者就這一問題，進行粗淺的探討，以期對初學者有所幫助。

一、積屑瘤形成的條件

目前，關于積屑瘤的形成有許多解釋，通常認為是由于切屑在前刀面上粘結造成的。切屑流出時，因受到刀具前面的擠壓和摩擦作用，此外切屑面還具有很高的壓力和高的溫度，底層會產生嚴重塑性變形。因此，刀屑面的摩擦不同于一般金屬接觸面間的摩擦。由于溫度和高壓的作用，切削底部流速要比切削的上層緩慢，從而在底部形成了一個‘滯流層。當接觸面接近切削處的壓力，且溫度達到一定程度時，滯流層會因流速為零而被剪斷粘結在前刀面上。

二、產生積屑瘤的利弊

大量的實驗可以證實，積屑瘤的金相組織與工件母體材料相比未發生相變，而是受了強烈的塑性變形的被切材料的堆積物。變形后切屑的硬度大幅度提高，由它代替了刀刃切削，并繼續剪切軟的金屬層，依次層層堆積，高度逐漸增加。而長高的積屑瘤，在外力或振動的作用下，可能發生局部斷裂或脫落現象。所以積屑瘤的產生、成長和脫落過程是周期重復地進行的，因而會造成切削時的振動。由于其硬度高于工件材料，在加工中它代替刀刃切削，起到了保護刀刃的作用：同時也增大了刀具的實際前角，使切削變得輕快，減小了切削變形，這是它的積極作用。但由積屑瘤形成的圓弧刃口對工件產生擠壓和過切現象，會使加工精度降低；同時積屑瘤脫落后粘附在已加工的表面上，會使表面粗糙度值增大，形成毛刺、亮斑。所以，在粗加工階段，積屑瘤是允許存在的；但在精加工階段，則應盡量避免其產生。

三、在生產中抑制和消除積屑瘤的措施

1、采用低速或高速切削

積屑瘤的形成主要決定于刀屑面內的壓力和溫度，而切削速度是影響切削溫度的主要因素，因此合理選擇切削速度是避免積屑瘤產生的有效措施。以加工45鋼為例，實際操作中多選擇低速(v<3m，min)和較高速度(v>70m／min)，這時摩擦系數較小，粘結不宜產生，故一般不會產生積屑瘤：而在中等切削速度(v=15～30m／min)下，產生的積屑瘤最大。因此，生產中常選用低速精車外團、攻螺紋、鉸孔等，以有效避免產生積屑瘤。此外，由于高性能刀具材料(如陶瓷)的應用和加工設備的改進提高(如數控機床)，可采用高速切削，既不受積屑瘤的影響，又可獲得較小的表面粗糙度值，而且能提高生產效率。這一點對指導學生掌握技能技巧、理論聯系實際有很大的幫助，使之容易理解和接受，能達到事半功倍的效果。

2、減小加工材料的切削變形

加工材料的機械性能不同，切削變心程度也不同。工件材料塑性越大(如低碳鋼、低合金鋼)，切削時變形越大，刀與屑面問的摩擦系數和接觸長度就越大，此時最易產生積屑瘤，加工硬化也較嚴重。在生產中為了減小塑性變形，常選用較大前角的刀具來切削加工，這樣才不易產生積屑瘤。經驗表明，當前角達到40°～45°時，一般不會產生積屑瘤。

除此以外，減小進給量、提高刀具刃磨質量、合理選用切削液，這些都是在生產中經常采取的避免積屑瘤產生的有效措施。

(作者單位：河南省焦作市高級技工學校)