機械加工切削“斷屑”的老師傅經(jīng)驗總結，快來(lái)看看！

刀具斷屑可靠與否，對正常生產(chǎn)與操作者安全都有著(zhù)重大影響。在切削加工中，崩碎切屑會(huì )飛濺傷人，并易研損機床；而長(cháng)條帶狀切屑會(huì )纏繞在工件或刀具上，易刮傷工件，引發(fā)刀具破損，甚至影響工人安全。對于數控機床(加工中心)等自動(dòng)化加工機床，由于其刀具數量較多，刀架與刀具聯(lián)系密切，斷屑問(wèn)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(dòng)循環(huán)，甚至破壞整條自動(dòng)線(xiàn)正常運轉，所以在設計、選用或刃磨刀具時(shí)，必須考慮刀具斷屑的可靠性。而對于數控機床(加工中心)等，并應滿(mǎn)足下列要求：

切屑不得纏繞在刀具、工件及其相鄰的工具、裝備上；

切屑不得飛濺，以保證操作者與觀(guān)察者的安全；

精加工時(shí)，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；

保證刀具預定的耐用度，不能過(guò)早磨損并竭力防止其破損；

切屑流出時(shí)，不妨礙切削液的噴注；

切屑不會(huì )劃傷機床導軌或其他部件等。

  在滿(mǎn)足上述要求的基礎上，不同刀具對切屑長(cháng)度還有不同要求。例如一般粗車(chē)鋼料的最大切屑長(cháng)度為100mm左右；精車(chē)則應稍長(cháng)。要避免過(guò)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(lái)一定的困難。

對于某些不易斷屑的刀具，如成形車(chē)刀、切槽車(chē)刀和切斷車(chē)刀等，在數控機床（加工中心）等自動(dòng)化機床上，應保證其穩定的卷屑。

一、切屑形狀的分類(lèi)

  根據工件材料、刀具幾何參數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(cháng)緊螺卷屑、螺卷屑等（見(jiàn)圖1）。

  ( 1 )帶狀屑（見(jiàn)圖1a）：高速切削塑性金屬材料時(shí)，如不采取斷屑措施，極易形成帶狀屑，此形屑連綿不斷，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、甚至傷人，因此應盡量避免形成帶狀屑。

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

  （2）C 形屑（見(jiàn)圖1 b）：車(chē)削一般的碳鋼、合金鋼材料時(shí)，如采用帶有斷屑槽的車(chē)刀則易形成C 形屑。C 形屑沒(méi)有了帶狀屑的缺點(diǎn)。但C 形屑多數是碰撞在車(chē)刀后刀面或工件表面而折斷的（見(jiàn)圖2）。切屑高頻率的碰斷和折斷會(huì )影響切削過(guò)程的平穩性，從而影響已加工表面的粗糙度。感謝關(guān)注數控自動(dòng)化微信：CNCAUT。所以，精加工時(shí)一般不希望得到C形屑．而多希望得到長(cháng)螺卷屑（見(jiàn)圖3) ，使切削過(guò)程比較平穩。

  （3）發(fā)條狀卷屑（見(jiàn)圖1f）：在重型車(chē)床上用大切深、大進(jìn)給量車(chē)削鋼件進(jìn)，切屑又寬又厚，若形成C 形屑則容易損傷切削刃，基至會(huì )飛崩傷人。所以通常將斷屑槽的槽底圓弧半徑加大，使切屑成發(fā)條狀（見(jiàn)圖4 ）在加工表面上碰撞折斷，并靠其自重墜落。

  ( 4）長(cháng)緊卷屑（見(jiàn)圖1e）：長(cháng)緊卷屑形成過(guò)程比較平穩，清理也方便，在普通車(chē)床上是一種比較好的屑形。

  ( 5）寶塔狀卷屑〔見(jiàn)圖1d ) ：數控加工、機床或自動(dòng)線(xiàn)加工時(shí)，希望得到此形屑，因為這樣的切屑不會(huì )纏繞在刀具和工件上。而且清理也方便。

  ( 6）崩碎屑（見(jiàn)圖1c ) ：在車(chē)削鑄鐵、脆黃銅、鑄青銅等脆性材料時(shí)，極易形成針狀或碎片狀的崩碎屑，既易飛濺傷人、又易研損機床。若采用卷屑措施，則可使切屑連成短卷狀。

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

二、切屑折斷的原理

  金屬切削過(guò)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律入手。

  切削過(guò)程中所形成的切屑，由于經(jīng)過(guò)了比較大的塑性變形，它的硬度將會(huì )有所提高，而塑性和韌性則顯著(zhù)降低，這種現象叫冷作硬化。經(jīng)過(guò)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(shí)就容易折斷。切屑所經(jīng)受的塑性變形越大，硬脆現象越顯著(zhù)，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(shí)，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：

  第一部分是切削過(guò)程中所形成的，我們稱(chēng)之為基本變形。用平前刀面車(chē)刀自由切削時(shí)所測得的切屑變形，比較接近于基本變形的數值。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(jìn)斷屑的措施。

  第二部分是切屑在流動(dòng)和卷曲過(guò)程中所受的變形，我們稱(chēng)之為附加變形。因為在大多數情況下，僅有切削過(guò)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(jiǎn)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(shí)再卷曲變形。感謝關(guān)注數控自動(dòng)化微信：CNCAUT。切屑經(jīng)受附加的再卷曲變形以后，進(jìn)一步硬化和脆化，當它碰撞到工件或后刀面上時(shí)，就很容易被折斷了。

三、斷屑槽對斷（卷）屑的影響

  斷屑槽不僅對切屑起著(zhù)附加變形的作用，而且對切屑的形狀和切屑的折斷有著(zhù)重要的影響。在切削加工中，人們就是利用斷屑槽的不同形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角，來(lái)實(shí)現控制切屑的卷曲與折斷。為了更好地認識和掌握這些規律，我們就具體分析一下斷屑槽的形狀、尺寸及斷屑槽與主切削刃的傾斜角度對切屑形狀與切屑折斷的影響。

  （一）、斷屑槽的形狀

  斷屑槽的形狀有直線(xiàn)圓弧型，直線(xiàn)型和全圓弧型三種（見(jiàn)圖5 )

  1、直線(xiàn)圓弧型斷屑槽（見(jiàn)圖5a）由一段直線(xiàn)和一段圓弧連接而成。直線(xiàn)部分構成刀具的前刀面，槽底圓弧半徑Rn的大小對切屑的卷曲和變形有一定的影響。Rn 小，則切屑卷曲半徑小，而切屑變形大；Rn大，則切屑卷曲半徑大，而切屑變形?。ㄒ?jiàn)圖6 ）。在中等切深下(切深ap=2～6mm ) ，一般可選

Rn =( 0.4～0.7 ) B ,B 為斷屑槽的寬度。

  2、直線(xiàn)型斷屑槽（見(jiàn)圖5b）由兩段直線(xiàn)相交而成，其槽底角為180°-σ（σ稱(chēng)為斷屑臺楔角），槽底角（180°-σ）代替了圓弧Rn 的作用。槽底角小，則切屑的卷曲半徑小，切屑變形大；槽底角大，則切屑的卷曲半徑大（見(jiàn)圖7）切屑變形小。在中等切深下，斷屑臺楔角一般選用60°～70°。

  上述兩種形狀斷屑槽適用于加工碳素鋼與合金結構鋼，一般前角在γ。在5-15°范圍內。

  3 、全圓弧型斷屑槽（見(jiàn)圖5c）的主要參數槽寬B 、槽底圓弧半徑Rn和前角γ。之間的關(guān)系為：

  （見(jiàn)圖5C )

  當切削紫銅、不銹鋼等高塑性材料時(shí)，常選用全圓弧型斷屑槽。因為加工高塑性材料時(shí)，刀具前角選得比較大（γ0=25°-30°）同樣大的前角，全圓弧斷屑槽刀具的切削刃比較堅固，另外槽也較淺，便于流屑，故比較實(shí)用（見(jiàn)圖8 )

  （二）斷屑槽的寬度

  斷屑槽寬度B 與進(jìn)給量f 、切削深度ap有關(guān)，當進(jìn)給量f增大時(shí)，切削厚度增大，斷屑槽的寬度應相應加寬；切削深度大,槽也應適當加寬。

  固定不變，斷屑槽寬度B 的變化對切屑卷曲和變形的影響。圖9a是槽寬與進(jìn)給量基本適應，切屑經(jīng)卷曲變形后碰撞折斷成C形；圖9b是槽不夠寬，切屑卷曲半徑小，變形大，碰撞后折斷成短C 形或形成崩碎小片；圖9c則是槽太窄了，切屑擠成小卷堵塞在槽中很難流出來(lái)，造成憋屑甚至會(huì )打壞切削刃；圖9d、e則是槽太寬了，切屑卷曲半徑太大，變形不夠．不易折斷．有時(shí)甚至不流經(jīng)槽底而自由形成帶狀屑。

  如果用進(jìn)給量初選斷屑槽的寬度，粗略地說(shuō)，對于切削中碳鋼，寬度B與進(jìn)給量f 的關(guān)系約為B=10f ；而切削合金鋼時(shí)，為增大切屑變形，可取B＝7f。

  斷屑槽的寬度B也應與切削深度ap 相適應。一般也可以粗略地依據ap 來(lái)選擇槽寬B ，當ap大時(shí)，B 也應當大些；而ap小，則B應適當減小。因為當切深大而槽太窄時(shí)，切屑寬，不易在槽中卷曲，這樣，切屑往往不流入槽底而自行形成帶狀屑；當切深小而槽太寬時(shí)，切屑窄，流動(dòng)比較自由，變形不夠充分，也不易折斷。

（三）斷屑槽與主切削刃的傾斜角

  斷屑槽與主切削刃的傾斜方式常用的有外斜式、平行式、和內斜式三種（見(jiàn)圖10 )

  1 、外斜式 見(jiàn)圖（10a ) ,外斜式的斷屑槽，前寬后窄，前深后淺。

  外斜式斷屑槽的切屑卷曲變形大，如圖11所示，在靠近工件外圓表面A處的切削速度最高而槽窄，切屑最先受阻而卷曲，且卷曲半徑小，變形大；而在刀尖B 處，切削速度低而槽寬，切屑最后以較大卷曲半徑卷曲，這就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)力，使切屑翻轉到后刀面或待加工表面上，經(jīng)碰撞后折斷而形成C 形屑。

  這種形式的斷屑槽。在中等切深時(shí)斷屑范圍較寬，斷屑效果穩定可靠，生產(chǎn)中應用較為廣泛。傾斜角τ的數值主要按工件材料確定，一般切削中碳鋼時(shí)，取τ=8°-10°切削合金鋼時(shí)，為增大切屑變形，取τ=10°-15° 。

  但在大切深時(shí)，由于靠近工件外圓表面A 處（見(jiàn)圖11 ）斷屑槽寬度太小，切屑容易阻塞，甚至切屑打壞切削刃，所以一般多改用平行式。

  2、平行式（見(jiàn)圖l0b ) ：平行式斷屑槽的切屑變形不如外斜式大，切屑大多是碰在工件加工表面上折斷。切屑中碳鋼時(shí)，平行式斷屑槽的斷屑效果與外斜式基本相仿，但進(jìn)給量應略加大一些，以增大切屑的附加卷曲變形。

  3、內斜式（見(jiàn)圖10c）：內斜式斷屑槽（見(jiàn)圖12 ）在工件外圓表面A 處最寬．而在刀尖B處最窄。所以切屑常常是在B 處先卷曲成小卷，而在A(yíng) 處則卷成大卷。當主切削刃的刃傾角取成3°-5°時(shí)，切屑容易形成連續的長(cháng)緊卷屑。感謝關(guān)注數控自動(dòng)化微信：CNCAUT。內斜式斷屑槽與主切削刃的傾斜角一般取τ=8°-10°，內斜式斷屑槽形成長(cháng)緊卷屑的切削用量范圍相當窄，所以它在生產(chǎn)中應用不如外斜式和平行式普遍，主要是應用于精車(chē)或半精車(chē)。

四、幾種常用的斷屑方法

  （一）利用斷屑槽：

  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(shí)現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(jiǎn)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的確定，受到斷屑要求的牽制

  （二）利用斷屑器

  斷屑器有固定式和可調節式兩種。圖13 為車(chē)刀上的可調節式斷屑器。在車(chē)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)，因受擋屑板1 所阻而彎曲折斷。斷屑器的參數Ln和α可按需要設計和調整，以保證在給定的切削條件下，斷屑穩定可靠。松開(kāi)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，便于擋屑板調整和刀片的快速轉位與更換。這種斷屑器常用于大、中型機床的刀具上。

  （三）、利用斷屑裝置

  斷屑裝置類(lèi)型很多，一般可分為機械式，液壓式和電氣式等，斷屑裝置成本高，但斷屑是穩定可靠的，一般只用于自動(dòng)線(xiàn)上。圖14 為用于車(chē)刀上的帶有切斷器的斷屑裝置示意圖。車(chē)削時(shí)，切屑通過(guò)導屑通道2 流出，被不斷旋轉的盤(pán)形切斷器3 強行割斷，被割斷后的切屑則從排屑道6 排出。切斷器是由傳動(dòng)軸4 帶動(dòng)的。圖中1 為車(chē)刀。

  （四）利用在工件表面上的預先開(kāi)槽的方法：

  按工件直徑大小不同，預先在被加工表面上沿工件軸向開(kāi)出一條或數條溝槽，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。這樣，既保證了可靠的斷屑，又不影響工件已加工表面的粗糙度。即使加工韌性較大的材料時(shí)，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)，在用其他方法很難斷屑時(shí)，則可在被加工表面上拉削出縱向溝槽，再進(jìn)行鏜削。采用這種方法能顯出其獨特的優(yōu)點(diǎn)。

(五)改變刀具幾何參數和調整切削用量

  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(jìn)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(huì )帶來(lái)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(dòng)線(xiàn)上很少采用，有時(shí)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(shí)就采用這種方法。

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