對于數(shù)控機床等自動化加工機床,由于其刀具數(shù)量較多,刀架與刀具聯(lián)系密切,斷屑問題就顯得更為重要,只要其中—把刀斷屑不可靠,就可能破壞機床的自動循環(huán),甚至破壞整條自動線正常運轉(zhuǎn),所以在設計、選用或刃磨刀具時,必須考慮刀具斷屑的可靠性。
對于數(shù)控機床,并應滿足下列要求:
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(zhì)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;
6、切屑不會劃傷機床導軌或其他部件等。
在滿足上述要求的基礎上,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。要避免過于細碎的切屑,因為它容易嵌入機床導軌和刀具裝置的一些重要部位(如基準面),這樣不僅需要附加防護裝置,還給清除切屑帶來一定的困難。
對于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(shù)控機床等自動化機床上,應保證其穩(wěn)定的卷屑。
1. 切屑形狀的分類
根據(jù)工件材料、刀具幾何參數(shù)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、寶塔狀卷屑、發(fā)條狀卷屑、長緊螺卷屑、螺卷屑等(見圖1)。
2. 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(lián)系,所以研究切屑折斷原理必須從研究切屑變形的規(guī)律入手。
切削過程中所形成的切屑,由于經(jīng)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(xiàn)象叫冷作硬化。經(jīng)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(jīng)受的塑性變形越大,硬脆現(xiàn)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:
D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(shù)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(shù)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(jīng)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(jīng)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。
3. 幾種常用的斷屑方法
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(xiàn)控制切屑的卷曲與折斷。只要斷屑槽的形狀、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范圍。硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片上壓制有多種形狀及不同尺寸的斷屑槽,便于選用,這樣既經(jīng)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參數(shù)的確定,受到斷屑要求的牽制
4. 改變刀具幾何參數(shù)和調(diào)整切削用量
由前面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,常會帶來一些不良后果,如生產(chǎn)率下降,工件表面質(zhì)量惡化、切削力增大等,這種方法,在自動線上很少采用,有時只作為斷屑的輔助手段。
此外,采用切削液可以降低切屑的塑性和韌性,也有利于斷屑。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。