刀具斷屑不可靠的原因分析及解決方法摘要：Pilz安全產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用鏈輪材料及齒面硬度中科院大型沖壓模具技術(shù)研究獲突破滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫數(shù)控車削的主要加工對(duì)象熱噴涂技術(shù)提高設(shè)備使用壽命 Pro/E在熱復(fù)合模設(shè)計(jì)與數(shù)控加工編程中的應(yīng)用高速走絲線切割加工中不穩(wěn)定加工狀態(tài)分析牧野高速高精度加工中心的獨(dú)特性能我國金切機(jī)床新產(chǎn)品七成為“數(shù)控”應(yīng)用HSM的準(zhǔn)備工作低速走絲電火花線切割機(jī)導(dǎo)絲嘴運(yùn)動(dòng)的處理方案大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的面向?qū)ο蠼Ｑ懈咚偌庸?自動(dòng)化什么是YHCNC虛擬CNC機(jī)床業(yè)搶攻汽車鋁圈加工市場(chǎng)商機(jī)計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)若干問題研究汽車制造裝備是汽車業(yè)發(fā)展的基石FANUC CNC系統(tǒng)與機(jī)床的連接與調(diào)整鉗工的實(shí)習(xí)安全技術(shù) 刀具斷屑可靠與否谨究，對(duì)正常生產(chǎn)與操作者安全都有著重大影響。在切削加工中，崩碎切屑會(huì)飛濺傷人授艰，并易研損機(jī)床；而長條帶狀切屑會(huì)纏繞在工件或刀具上世落，易刮傷工件淮腾，引發(fā)刀具破損，甚至影響工人安全屉佳。對(duì)于數(shù)控機(jī)床(加工中心)等自動(dòng)化加工機(jī)床谷朝，由于其刀具數(shù)量較多，刀架.

　　刀具斷屑可靠與否武花，對(duì)正常生產(chǎn)與操作者安全都有著重大影響圆凰。在切削加工中，崩碎切屑會(huì)飛濺傷人体箕，并易研損機(jī)床专钉；而長條帶狀切屑會(huì)纏繞在工件或刀具上，易刮傷工件累铅，引發(fā)刀具破損驶沼，甚至影響工人安全炮沐。對(duì)于數(shù)控機(jī)床(加工中心)等自動(dòng)化加工機(jī)床，由于其刀具數(shù)量較多佛缕，刀架與刀具聯(lián)系密切碉伙，斷屑問題就顯得更為重要，只要其中—把刀斷屑不可靠陈汇，就可能破壞機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)真译，甚至破壞整條自動(dòng)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在設(shè)計(jì)燕柠、選用或刃磨刀具時(shí)猬蚤，必須考慮刀具斷屑的可靠性。而對(duì)于數(shù)控機(jī)床(加工中心)等尊慷，并應(yīng)滿足下列要求：

　　切屑不得纏繞在刀具执寺、工件及其相鄰的工具、裝備上肖婴；

　　切屑不得飛濺洞惕，以保證操作者與觀察者的安全；

　　精加工時(shí)略裹，切屑不可劃傷工件的已加工表面竟坛，影響已加工表面的質(zhì)量；

　　保證刀具預(yù)定的耐用度钧舌，不能過早磨損并竭力防止其破損担汤；

　　切屑流出時(shí)，不妨礙切削液的噴注洼冻；

　　切屑不會(huì)劃傷機(jī)床導(dǎo)軌或其他部件等崭歧。

　　在滿足上述要求的基礎(chǔ)上，不同刀具對(duì)切屑長度還有不同要求撞牢。例如一般粗車鋼料的最大切屑長度為100mm左右率碾；精車則應(yīng)稍長。要避免過于細(xì)碎的切屑普泡，因?yàn)樗菀浊度霗C(jī)床導(dǎo)軌和刀具裝置的一些重要部位（如基準(zhǔn)面），這樣不僅需要附加防護(hù)裝置审编，還給清除切屑帶來一定的困難撼班。

　　對(duì)于某些不易斷屑的刀具，如成形車刀垒酬、切槽車刀和切斷車刀等砰嘁，在數(shù)控機(jī)床（加工中心）等自動(dòng)化機(jī)床上，應(yīng)保證其穩(wěn)定的卷屑薛苫。

　　一鹤梯、切屑形狀的分類

　　根據(jù)工件材料拉鳄、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：帶狀屑犬洽、C 形屑凳福、崩碎屑、寶塔狀卷屑纪萎、發(fā)條狀卷屑则钩、長緊螺卷屑、螺卷屑等虹限。

　　( l )帶狀屑：高速切削塑性金屬材料時(shí)檀巡，如不采取斷屑措施，極易形成帶狀屑彭薪，此形屑連綿不斷宜恩，常會(huì)纏繞在工件或刀具上，易劃傷工件表面或打壞刀具的切削刃夜矗、甚至傷人泛范，因此應(yīng)盡量避免形成帶狀屑。

　　但有時(shí)也希望得到帶狀屑侯养，以使切屑能順利排出敦跌。例如在立式鏜床上鏜盲孔時(shí)。

　」淇（2）C 形屑：車削一般的碳鋼柠傍、合金鋼材料時(shí)，如采用帶有斷屑槽的車刀則易形成C 形屑辩稽。C 形屑沒有了帶狀屑的缺點(diǎn)惧笛。但C 形屑多數(shù)是碰撞在車刀后刀面或工件表面而折斷的。切屑高頻率的碰斷和折斷會(huì)影響切削過程的平穩(wěn)性逞泄，從而影響已加工表面的粗糙度患整。所以，精加工時(shí)一般不希望得到C形屑．而多希望得到長螺卷屑 喷众，使切削過程比較平穩(wěn)各谚。　　

　〉角А（ 3 ）發(fā)條狀卷屑：在重型車床上用大切深甥鼠、大進(jìn)給量車削鋼件進(jìn)，切屑又寬又厚稻诚，若形成C 形屑則容易損傷切削刃岭笔，基至?xí)w崩傷人。所以通常將斷屑槽的槽底圓弧半徑加大辖狞，使切屑成發(fā)條狀在加工表面上碰撞折斷钻国，并靠其自重墜落奴妈。

　　( 4 ）長緊卷屑：長緊卷屑形成過程比較平穩(wěn)，清理也方便燎称，在普通車床上是一種比較好的屑形窃愿。

　　( 5 ）寶塔狀卷屑 ：數(shù)控加工、機(jī)床或自動(dòng)線加工時(shí)患并，希望得到此形屑膳几，因?yàn)檫@樣的切屑不會(huì)纏繞在刀具和工件上。而且清理也方便破溺。

　　( 6 ）崩碎屑 ：在車削鑄鐵启疙、脆黃銅、鑄青銅等脆性材料時(shí)裕循，極易形成針狀或碎片狀的崩碎屑臣嚣，既易飛濺傷人、又易研損機(jī)床剥哑。若采用卷屑措施硅则，則可使切屑連成短卷狀。

　　總之株婴，切削加工的具體條件不同怎虫，希望得到切屑的形狀也不同，但不論什么形狀的切屑困介，都要斷屑可靠大审。

　　二、切屑折斷的原理

　　金屬切削過程中座哩，切屑是否容易折斷徒扶，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)律入手根穷。

　　切削過程中所形成的切屑姜骡，由于經(jīng)過了比較大的塑性變形，它的硬度將會(huì)有所提高诽怨，而塑性和韌性則顯著降低勃经，這種現(xiàn)象叫冷作硬化。經(jīng)過冷作硬化以后食云，切屑變得硬而脆浩铺，當(dāng)它受到交變的彎曲或沖擊載荷時(shí)就容易折斷。切屑所經(jīng)受的塑性變形越大奖放，硬脆現(xiàn)象越顯著淡藻，折斷也就越容易廊睹。在切削難斷屑的高強(qiáng)度砚粒、高塑性缔沐、高韌性的材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)法增大切屑的變形益柳，以降低它的塑性和韌性尊陪，便于達(dá)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捕谢，我們稱之為基本變形段物。用平前刀面車刀自由切削時(shí)所測(cè)得的切屑變形，比較接近于基本變形的數(shù)值轧简。影響基本變形的主要因素有刀具前角驰坊、負(fù)倒棱、切削速度三項(xiàng)哮独。前角越小拳芙，負(fù)倒棱越寬、切削速度越低皮璧，則切屑的變形越大舟扎，越有利于斷屑。所以悴务，減小前角睹限、加寬負(fù)倒棱，降低切削速度可作為促進(jìn)斷屑的措施讯檐。

　　第二部分是切屑在流動(dòng)和卷曲過程中所受的變形羡疗，我們稱之為附加變形。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下裂垦，僅有切削過程中的基本變形還不能使切屑折斷顺囊，必須再增加一次附加變形，才能達(dá)到硬化和折斷的目的吝蔽。迫使切屑經(jīng)受附加變形的最簡便的方法端辛，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(shí)再卷曲變形超肃。切屑經(jīng)受附加的再卷曲變形以后希没，進(jìn)一步硬化和脆化，當(dāng)它碰撞到工件或后刀面上時(shí)佳绩，就很容易被折斷了腿伟。

　　三、斷屑槽對(duì)斷（卷）屑的影響

　　斷屑槽不僅對(duì)切屑起著附加變形的作用舰搜，而且對(duì)切屑的形狀和切屑的折斷有著重要的影響芬过。在切削加工中，人們就是利用斷屑槽的不同形狀蚪桐、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角佣今，來實(shí)現(xiàn)控制切屑的卷曲與折斷唁映。為了更好地認(rèn)識(shí)和掌握這些規(guī)律，我們就具體分析一下斷屑槽的形狀靠汁、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角度對(duì)切屑形狀與切屑折斷的影響蜂大。

　　（一）蝶怔、斷屑槽的形狀

　　斷屑槽的形狀有直線圓弧型奶浦，直線型和全圓弧型三種

　　l、直線圓弧型斷屑槽由一段直線和一段圓弧連接而成踢星。直線部分構(gòu)成刀具的前刀面澳叉，槽底圓弧半徑Rn的大小對(duì)切屑的卷曲和變形有一定的影響。Rn 小沐悦，則切屑卷曲半徑小耳高，而切屑變形大；Rn大所踊，則切屑卷曲半徑大泌枪，而切屑變形小．秕岛。在中等切深下(切深ap=2～6mm ) 碌燕，一般可選

　　2、直線型斷屑槽由兩段直線相交而成继薛，其槽底角為180°-σ（σ稱為斷屑臺(tái)楔角）预旺，槽底角（180°-σ）代替了圓弧Rn 的作用。槽底角小灯彩，則切屑的卷曲半徑小浪熙，切屑變形大；槽底角大阵蔚，則切屑的卷曲半徑大切屑變形小锨蹄。在中等切深下，斷屑臺(tái)楔角一般選用60°～70°扶免。

　　上述兩種形狀斷屑槽適用于加工碳素鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼努墩，一般前角在γ。在5-15°范圍內(nèi)紧视。

　　3 引晌、全圓弧型斷屑槽的主要參數(shù)槽寬B 、槽底圓弧半徑Rn和前角γ硝荚。之間的關(guān)系為：

　　當(dāng)切削紫銅赌骏、不銹鋼等高塑性材料時(shí)，常選用全圓弧型斷屑槽。因?yàn)榧庸じ咚苄圆牧蠒r(shí)晒杈，刀具前角選得比較大（γ0=25°-30°）同樣大的前角墅诡，全圓弧斷屑槽刀具的切削刃比較堅(jiān)固，另外槽也較淺桐智，便于流屑，故比較實(shí)用烟馅。

　　幾種常用的斷屑方法

　∷低ァ（一）利用斷屑槽：

　　如前所述，斷屑槽不僅對(duì)切屑起附加變形的作用．而且還能實(shí)現(xiàn)控制切屑的卷曲與折斷郑趁。只要斷屑槽的形狀刊驴、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角合適，斷屑則是可靠的寡润。不論是焊接式刀具還是機(jī)夾式刀具捆憎，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梭纹。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躲惰，便于選用，這樣既經(jīng)濟(jì)又簡便晶襟。這種方法是切削加工中應(yīng)首選的方法驳达，也是應(yīng)用最廣泛的方法。

　　不足之處是刀具合理幾何參數(shù)的確定笼肴，受到斷屑要求的牽制

　±律（二）利用斷屑器

　　在車刀前刀面上裝一個(gè)擋屑板1，切屑沿刀具的前面流出時(shí)峦爪，因受擋屑板1 所阻而彎曲折斷嫁慌。斷屑器的參數(shù)Ln和α可按需要設(shè)計(jì)和調(diào)整，以保證在給定的切削條件下辅蜡，斷屑穩(wěn)定可靠爆始。松開螺釘3 , 在彈簧4 的作用下，可使擋屑板1 和壓板2 一起抬起迅撑，便于擋屑板調(diào)整和刀片的快速轉(zhuǎn)位與更換涉佑。這種斷屑器常用于大、中型機(jī)床的刀具上顶质。

　』闯（三）、利用在工件表面上的預(yù)先開槽的方法：

　　按工件直徑大小不同旺订，預(yù)先在被加工表面上沿工件軸向開出一條或數(shù)條溝槽弄企，其深度略小于切削深度，使切出的切屑形成薄弱截面，從而折斷拘领。這樣意乓，既保證了可靠的斷屑，又不影響工件已加工表面的粗糙度约素。即使加工韌性較大的材料時(shí)届良，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(shí)圣猎，在用其他方法很難斷屑時(shí)士葫，則可在被加工表面上拉削出縱向溝槽，再進(jìn)行鏜削送悔。采用這種方法能顯出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)慢显。

　　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，減小刀具前角欠啤；增大主偏角荚藻；在主切削刃

　　上磨出負(fù)倒棱；降低切削速度称桶；加大進(jìn)給量以及改變主切削刃形狀等都能促使切屑折斷硬碳。但是，采取這些方法斷屑枚甫，常會(huì)帶來一些不良后果台筷，如生產(chǎn)率下降，工件表面質(zhì)量惡化仓脓、切削力增大等售微，這種方法，在自動(dòng)線上很少采用锨间，有時(shí)只作為斷屑的輔助手段甩腻。

　　此外，采用切削液可以降低切屑的塑性和韌性婿芝，也有利于斷屑昭仲。提高

　　切削液壓力更能促使切屑折斷，孔加工中挨让，有時(shí)就采用這種方法

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