炮塔銑床、數(shù)控銑床、加工中心對塑性金屬進行切削時,切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。根據(jù)切削過程中整個切削區(qū)域金屬材料的變形特點,可將刀具切削刃附近的切削層劃分為三個變形區(qū)。
1、第Ⅰ變形區(qū),其變形的主要特征是金屬晶格間出現(xiàn)剪切滑移以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。
2、第Ⅱ變形區(qū),其特征是晶粒剪切滑移劇烈呈纖維化,離前刀面越近,纖維化現(xiàn)象越明顯。
3、第Ⅲ變形區(qū),第Ⅲ變形區(qū)是刀具與工件已加工表面間的摩擦區(qū),已加工表面受到刀具切削刃鈍圓部分及后刀面的擠壓和摩擦, 使切削層金屬發(fā)生變形。
這三個變形區(qū)匯集在刀具切削刃附近,相互關(guān)聯(lián)相互影響,成為切削變形區(qū)。切削過程中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象均與這三個區(qū)域的變形有關(guān)。
炮塔銑床、數(shù)控銑床、加工中心在金屬切削過程中,刀具切除工件上的多余金屬層,被切離工件的金屬稱為切屑。由于工件材料及切削條件不同,會產(chǎn)生不同類型的切屑。常見的切屑有四種類型,即帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑和崩碎切屑。
1、帶狀切屑,加工塑性金屬材料,通常切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時得到帶狀切屑。形成這種切屑時,切削過程平穩(wěn),已加工表面的表面粗糙度值較小,需采取斷屑措施,可通過減小前角、加寬負倒棱、降低切削速度等措施促進卷屑,在前刀面上磨斷屑槽也可促進斷屑。
2、擠裂切屑,擠裂切屑變形程度比帶狀切屑大。這種切屑是在加工塑性金屬材料,切削厚度較大、切削速度較低、刀具前角較小時得到的。此時切削過程中產(chǎn)生一定的振動,已加工表面較粗糙。
3、單元切屑,又稱為粒狀切屑,加工塑性較差的金屬材料時,在擠裂切屑基礎(chǔ)上將切削厚度進一步增大,切削速度和前角進一步減小,使剪切裂紋進一步擴展而斷裂成梯形的單元切屑。
以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑,有時得到擠裂切屑,單元切屑則很少見。
4、崩碎切屑,切削鑄鐵等脆性金屬材料時,由于材料的塑性差、抗拉強度低,切削層往往未經(jīng)塑性變形就產(chǎn)生了脆性崩裂,行程不規(guī)則的崩碎切屑。此時,切削力波動很大,有沖擊載荷,已加工表面凹凸不平。
1、積屑瘤的形成
在一定切削速度范圍內(nèi),加工鋼材、有色金屬等塑性材料時,在切削刃附近的前刀面上粘附著一塊金屬硬塊,它包圍著切削刃且覆蓋著部分前刀面,這塊剖面呈三角狀的金屬硬塊稱為積屑瘤。形成積屑瘤的條件主要取決于切削溫度,例如切削中碳鋼的切削溫度在300~380℃時,易產(chǎn)生積屑瘤。
2、積屑瘤對切削的影響
①對切削力的影響,積屑瘤粘結(jié)在前刀面上,增大了刀具的實際前角,可使切削力減小。但由于積屑瘤不穩(wěn)定,導致了切削力的波動。
②對已加工表面粗糙度的影響,積屑瘤不穩(wěn)定,易破裂,其碎片隨機性地散落,可能會留在已加工表面上。另外,積屑瘤形成的刃口不光滑,使已加工表面變得粗糙。
③對刀具壽命的影響,積屑瘤相對穩(wěn)定時,可代替切削刃切削,減小了切屑與前刀面的接觸面積,延長了刀具壽命;積屑瘤不穩(wěn)定時,破裂部分有可能引起硬質(zhì)合金刀具的剝落,反而降低了刀具壽命。
顯然,積屑瘤有利有弊。粗加工時,對精度和表面粗糙度要求不高,如果積屑瘤能穩(wěn)定生長,則可以代替刀具進行切削,保護刀具,同時減少切削變形;精加工時,則應避免積屑瘤的出現(xiàn)。
3、減少或避免積屑瘤的措施
①避免采用易產(chǎn)生積屑瘤的速度進行切削,即宜采用低速或高速切削,因低速切削加工效率低,故多采用高速切削。
②采用大前角刀具切削,以減少刀具前刀面與切屑接觸的壓力。
③適當提高工件材料的硬度,減小加工硬化傾向。
④使用潤滑性能好的切削液,減小前刀面的表面粗糙度值,降低刀具與切屑接觸面的摩擦因數(shù)。