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數控刀具斷屑原因分析和解決方案

    日期:2020-06-26    瀏覽:283
    核心提示:一、切屑形狀的分類根據工件材料、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、
    一、切屑形狀的分類
    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、發條狀卷屑、長緊螺卷屑、螺卷屑等。
    (1)帶狀屑:高速切削塑性金屬材料時,如不采取斷屑措施,極易形成帶狀屑,此形屑連綿不斷,常會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。
    (2)C 形屑:車削一般的碳鋼、合金鋼材料時,如采用帶有斷屑槽的車刀則易形成C 形屑。C 形屑沒有了帶狀屑的缺點。但C 形屑多數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影響切削過程的平穩性,從而影響已加工表面的粗糙度。所以,精加工時一般不希望得到C形屑.而多希望得到長螺卷屑 ,使切削過程比較平穩。
    (3)發條狀卷屑:在重型車床上用大切深、大進給量車削鋼件進,切屑又寬又厚,若形成C 形屑則容易損傷切削刃,基至會飛崩傷人。所以通常將斷屑槽的槽底圓弧半徑加大,使切屑成發條狀在加工表面上碰撞折斷,并靠其自重墜落。
    (4)長緊卷屑:長緊卷屑形成過程比較平穩,清理也方便,在普通車床上是一種比較好的屑形。
    (5)寶塔狀卷屑 :數控加工、機床或自動線加工時,希望得到此形屑,因為這樣的切屑不會纏繞在刀具和工件上。而且清理也方便。
    (6)崩碎屑 :在車削鑄鐵、脆黃銅、鑄青銅等脆性材料時,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。
    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的確定,受到斷屑要求的牽制
    (二)利用斷屑器
     在車刀前刀面上裝一個擋屑板1,切屑沿刀具的前面流出時,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)利用在工件表面上的預先開槽的方法:
    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,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,在用其他方法很難斷屑時,則可在被加工表面上拉削出縱向溝槽,再進行鏜削。采用這種方法能顯出其獨特的優點。
     二、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。
    切削過程中所形成的切屑,由于經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,這種現象叫冷作硬化。經過冷作硬化以后,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。切屑所經受的塑性變形越大,硬脆現象越顯著,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:
    第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。
     
 
 
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