切屑类型及控制方法

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：前三种切屑是加工塑性金属时常见的切屑类型。形成带状切屑时，切削过程最平稳，切削力波动小，已加工表面的表面粗糙度值较小；形成粒状切屑时切削过程中的切削力波动最大。可采取以下措施对切屑进行控制。提高进给量f使切削厚度增大，对断屑有利；但增大f会增大加工表面粗糙度值。

1.切屑的类型

由于工件的材料不同，切削条件各异，切削过程中生成的切屑形状是多种多样的。切屑的形状主要分为带状、节状、粒状和崩碎四种类型，如图1-7所示。

图1-7 切屑类型

a）带状切屑 b）节状切屑 c）粒状切屑 d）崩碎切屑

1）带状切屑。这是最常见的一种切屑。它的内表面是光滑的，外表面呈毛茸状。加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况下常形成此类切屑。

2）节状切屑。又称挤裂切屑。它的外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑。

3）粒状切屑。又称单元切屑。在切屑形成过程中，如剪切面上的剪切应力超过了材料的断裂强度，切屑单元从被切材料上脱落，形成粒状切屑。

4）崩碎切屑。切削脆性金属时，由于材料塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属在刀具前面的作用下，未经明显的塑性变形就在拉应力作用下脆断，形成形状不规则的崩碎切屑。加工脆性材料时，切削厚度越大越易得到这类切屑。

前三种切屑是加工塑性金属时常见的切屑类型。形成带状切屑时，切削过程最平稳，切削力波动小，已加工表面的表面粗糙度值较小；形成粒状切屑时切削过程中的切削力波动最大。前三种切屑类型可以随切削条件变化而相互转化，例如，在形成节状切屑工况下，如进一步减小前角、降低切削速度或加大切削厚度，就有可能得到粒状切屑；反之，如提高切削速度或减小切削厚度，就可得到带状切屑。

2.切屑的控制

在生产实践中，我们会看到不同的排屑情况。有的切屑打成螺卷状，到一定长度时自行折断；有的切屑折断成C形、6形；有的碎成针状或小片，四处飞溅，影响安全；有的带状切屑缠绕在刀具和工件上，易造成事故。不良的排屑状态会影响生产的正常进行，因此切屑的控制具有重要意义，这在自动化生产线上加工时尤为重要。

切屑经第Ⅰ、Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬度增加，塑性下降，性能变脆。在切屑排出的过程中，当碰到刀具后面、工件上过渡表面或待加工表面等障碍时，如某一部位的应变超过了切屑材料的断裂应变值，切屑就会折断。图1-8所示为切屑碰到工件或刀具后面而折断的情况。

研究表明，工件材料脆性越大（断裂应变值越小）、切屑厚度越大、切屑卷曲半径越小，切屑就越容易折断。可采取以下措施对切屑进行控制。

图1-8 切屑碰到工件或刀具后面折断

a）切屑碰工件折断 b）切屑碰刀具后面折断

1）采用断屑槽。通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。断屑槽的尺寸参数应与切削用量的大小相适应，否则会影响断屑效果。常用的断屑槽截面形状有折线形、直线圆弧形和全圆弧形，如图1-9所示。前角较大时，采用全圆弧形断屑槽刀具的强度较好。断屑槽位于前面上的形式有平行、外斜、内斜三种，如图1-10所示。外斜式常形成C形屑和6形屑，能在较宽的切削用量范围内实现断屑；内斜式常形成长紧螺卷形屑，但断屑范围窄；平行式的断屑范围居于上述两者之间。