車削加工切屑形狀分析及合理斷屑方法

李萍

摘 要：車削加工過程中產(chǎn)生連續(xù)不斷的帶狀切屑，不僅容易劃傷工件的加工表面、損壞刀刃，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響安全生產(chǎn)。本文探討通過采取一定的工藝方法來(lái)改變切削加工的條件，從而改變切屑種類實(shí)現(xiàn)有效斷屑的方法。

關(guān)鍵詞：車削加工？切削形狀？分析？斷屑？方法

一、切屑形狀分析

在切削時(shí)由于材料塑性變形程度的不同，就會(huì)產(chǎn)生不同形狀的切屑。加工塑性材料時(shí)，主要形成帶狀切屑、節(jié)狀切屑或粒狀切屑；加工脆性材料時(shí)，一般形成崩碎狀切屑。

帶狀切屑是一種連續(xù)不斷的、底面光滑且背面呈毛刺狀的切屑，當(dāng)采用具有較大前角的刀具以較高的切削速度加工塑性金屬材料時(shí)，易產(chǎn)生這種切屑。它是切削層未充分變形的產(chǎn)物。在產(chǎn)生帶狀切屑時(shí)，由于切削過程比較平穩(wěn)，工件已加工表面粗糙度較小，使切屑不易折斷，這樣往往會(huì)引起纏繞，因此拉毛工件，甚至影響車削。

節(jié)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(dāng)采用具有減小前角的刀具，以較低的切削速度加工塑性金屬材料時(shí)，易產(chǎn)生這種切屑。它是切屑層較為充分變形的產(chǎn)物，已達(dá)到剪裂程度。在產(chǎn)生節(jié)狀切屑時(shí)，切屑工作不平穩(wěn)，工件已加工表面粗糙度較大。

粒狀切屑是一種均勻的顆粒狀切屑。當(dāng)使用具有較小前角的刀具，以很低的切削速度加工塑性金屬材料時(shí)，易產(chǎn)生這種切屑。它是切削層充分變形的產(chǎn)物，其材料已產(chǎn)生剪切破壞，已使切屑沿厚度斷裂。在產(chǎn)生粒狀切屑時(shí)，切削工作不平穩(wěn)，工件已加工表面粗糙度大。

崩碎狀切屑是一種不規(guī)則的細(xì)粒狀切屑。它是在切削脆性材料時(shí)，切削層彈性變形，幾乎不經(jīng)過塑性變形階段，經(jīng)突然崩裂而產(chǎn)生的切屑。在產(chǎn)生崩碎狀切屑時(shí)，切削工作不穩(wěn)定，刀刃受到較大的沖擊力，工件已加工表面粗糙不平。

切屑的形狀隨工件材料和切削條件的不同而不同。因此，在加工過程中，我們可以通過觀察切屑的形狀來(lái)判斷切屑條件是否合適，也可以通過轉(zhuǎn)化切削條件改變切屑的形狀，改進(jìn)加工方法。

二、斷屑方法

切屑斷與不斷的根本原因在于切屑形成過程中材料的變形和所受應(yīng)力的大小。在切削加工中，合理選擇刀具的幾何角度、切削用量和合理磨制斷屑槽為常用的斷屑方法。

1.減小前角，增大主偏角

減小前角，可加劇切屑變形，易于斷屑。由于將前角減小會(huì)增大切削力，限制了切削用量的提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刀具，甚至出現(xiàn)“悶車”，所以我們一般不單純采用減小前角來(lái)斷屑的方法。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。而且增大主偏角，還有利于減小加工中的振動(dòng)。

2.減小切削速度，增大進(jìn)給量

若增大切削速度，可使切屑底層金屬變軟且切屑變形不充分，因此不利于斷屑；若減小切削速度，反而容易斷屑。增大進(jìn)給量，可增加切削厚度，易于斷屑。但隨著進(jìn)給量的增大，工件表面粗糙度值將會(huì)明顯增大。

有時(shí)，當(dāng)吃刀量深時(shí)并不斷屑，當(dāng)吃刀量稍淺時(shí)反而能斷屑。這是因?yàn)楫?dāng)背吃刀量增加時(shí)，切削寬度隨之增大，薄而寬的切屑變形和應(yīng)力都較小，不易折斷。當(dāng)背吃刀量較淺時(shí)，切屑變得短而厚，變形和應(yīng)力增大，就容易折斷。但是如果背吃刀量過小，切屑的截面積和應(yīng)力隨之減小，也不易斷屑。

3.開斷屑槽

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、全圓弧形三種槽型。

在切削碳素鋼、合金鋼、工具鋼時(shí)，可選用折線形、直線圓弧形斷屑槽；在切削高塑性材料工件時(shí)，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(duì)斷屑的影響很大。寬度減小，反屑角增大，均易于斷屑；但應(yīng)注意，寬度過小，反屑角過大，容易造成堵屑。

（3）斷屑槽斜角。斷屑槽的側(cè)邊與主切削刃之間的夾角叫斷屑槽斜角。以t表示，斷屑槽斜角有三種形式：

一是斜式斷屑槽，這種斷屑槽前寬后窄，前深后淺，適用于中等背吃刀量，斷屑范圍較廣，斷屑效果穩(wěn)定可靠。斜角大小主要根據(jù)工件材料選取：在切削中碳鋼時(shí)，t=6°～8°；在切削合金鋼時(shí)，t=10°～15°；在切削高韌性不銹鋼時(shí)，t=6°～8°。

二是平行式斷屑槽，其槽寬前后一樣，故與車刀主切削刃平行。這種斷屑槽的切削變形不如外斜式大，當(dāng)背吃刀量變化大時(shí)，宜采用這種形式。

三是內(nèi)斜式斷屑槽，這種斷屑槽前窄后寬。它的斷屑范圍比較窄，主要用于精車或半精車，其t= 6°～8°。

總之，只有正確處理好斷屑槽與切削用量之間的關(guān)系，才能達(dá)到良好的斷屑效果。因此，在粗車時(shí)，吃刀深、進(jìn)給快、切削速度小，斷屑槽要磨得寬、淺一些；在精車時(shí)，吃刀淺、進(jìn)給慢、切削速度大，斷屑槽要磨得窄、深一些。

（作者單位：河南省開封市技師學(xué)院）