| 词条 | 切屑 |
| 释义 | § 概述 切屑 金属切削加工时产生的铁屑、碎屑、屑片与锯齿状铁皮以及因切削所产生的热量将铁屑熔结或联合成的不定形金属物。 金属材料的性能不同，其滑移性质也不相同，即使在相同条件下进行切削，所得切屑的类型、尺寸(变形程度)也不相同。对于多晶体的塑性金属，切应力与作用于滑移线上的正应力的大小和方向无关，引起滑移面切变的原子移动是依次发生的，因此在切削塑性金属时容易得到连续状切屑。低塑性金属(或因形变硬化使塑性变差的金属)的切应力与正应力的大小和方向有关，容易产生刚性滑移(或称机械滑移)，它与塑性金属发生的位错式滑移明显不同，由原子层组成的原子群在滑移面上相对于另一些材料层同时滑动，随着滑移的产生，滑移带的不完整性破坏增大，结果将导致宏观完整性破坏。因此，切削脆性金属时，容易因机械滑移而得到崩碎切屑。 切削塑性金属时，断屑是需要解决的主要矛盾。为有利于断屑，应尽可能增大切屑的基本变形和附加变形。如以较高切削速度切削碳钢或合金钢时，为得到螺旋卷屑、长紧卷屑或C形切屑，车刀应采用外斜式卷屑槽，刀具合理几何参数范围：t=5°-15°，h=0.5-1.5mm，s=65°-80°；k值由背吃刀量则和进给量f决定，当 ap=0.4=20mm、f=0.15-1mm/r时，k=1.5-7mm。 切削灰铸铁等脆性金属时，如何得到连续屑形也是一大难题。当刀具刚切入工件时，被切削金属层首先发生弹性变形；随即切屑在切削刃部开始产生裂口 ；刃前裂口以每秒上千米的速度发生失稳扩展，使被切削金属层产生不同方向的裂纹；裂纹贯穿整个切削厚度，形成不规则的崩碎切屑。 加工HT200材料时，刀具前角和切削速度对切屑长度的影响。当切削速度v ＞2.5m/s，刀具前角γ0＜=30°时，由于切削温度较高，切屑呈暗红色被“挤”出，虽然可得到硬度较高的连续形切屑(类似钢屑)，但在此切削条件下切削力太大，切削温度过高，不适用于实际生产。选取较大的刀具前角虽可减小切屑变形，但在较高切削速度下，因切屑与前刀面接触长度减小，使切屑长度也缩短。此外，前角过大可能引起“自动切入”现象。在实际加工中，刀具前角取值一般在=10°-25°之间为宜。 § 形成过程 在金属切削过程中，如将机床、电机等发出的其它噪声排除在外，在塑性金属切屑的形成过程中可听到“咯吱、咯吱”的声响；在脆性金属切屑的形成过程中则可听到“咯酥、咯酥”的声响。根据金属学原理可知，点阵过渡到新的位置几乎是瞬时完成的，因此发出的声响并不是单纯的平直音。金属切削过程中原子键被破坏而引起的原子位置改变如晶粒破碎(沿晶或穿晶)、晶格扭曲等会发出爆裂声，这就为确定切削过程是否正常提供了一个判别条件。 金属材料切削变形时，不仅切屑和已加工表面中的晶粒被拉长或破碎，而且各晶粒的晶格位向也会沿变形方向同时发生转动，使金属材料组织出现织构现象，由此形成的切屑横截面形状如图8所示。已加工表面的织构现象对加工表面质量不利(表面鳞刺的产生即与其有关)。由于切屑变形越大，织构现象越严重，因此精加工时应采用可减小切屑变形的切削条件，如高速切削、选取较大刀具前角和较小切削厚度、提高刃磨质量、使用润滑性能好的切削液、通过热处理工艺降低工件材料塑性等。 § 影响因素 切屑 1、工件材料 工件材料的合金元素、硬度、热处理状态等影响切屑厚度及切屑卷曲。软钢比硬钢形成切屑厚度大；硬钢比软钢不易卷曲；不易卷曲切屑的厚度薄；但当软钢切屑厚度太大时也不易卷曲。同时工件外形也是一个重要影响因素。 2、刀具切削区几何参数 合理的刀具切削区几何参数是提高切屑形成的可控性及断屑的可靠性最常用的方法。 前角与切屑厚度成反比，对于不同被加工材料有最佳值；主偏角直接影响切屑厚度与宽度，主偏角大易断屑；刀尖圆弧半径关系到切屑厚度与宽度以及流屑方向，精加工适宜用小的圆弧半径，粗加工适宜用大的半径。 断屑槽宽度与进给量成比例选择，进给量小选窄的，进给量大的选宽的；断屑槽深度选择与进给量成反比，小进给量选深的，大进给量选浅的。 3、切削用量 切削用量三要素将限定断屑范围。对断屑影响较大的是进给量、背吃刀量，而切削速度在常规切削速度内对断屑影响最小。进给量与切屑厚度成正比；背吃刀量与切屑宽度成正比；切屑速度与切屑厚度成反比，提高切削速度，有效断屑范围变窄。 4、机床 现代数控机床利用NC编辑功能，周期性改变进给量，以达到强迫断屑目的，通常称为“程控断屑”。这种方法断屑可靠性高，但切削经济性较低。常用于其他方法难以断屑的工序中，例如，车端面环行深槽等。 5、冷却润滑状态 加切削液，有效断屑范围变宽，特别表现于小进给断屑易卷曲。利用切削液的高压来断屑、排屑是某些加工方法中的有效办法，例如在深孔加工中，高压切削液可将切屑排出切削区。 § 类型及其分类 切屑 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样。 1、带状切屑 它的内表面光滑，外表面毛茸。 加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。 2、挤裂切屑 这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑大多在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。 3、单元切屑 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图c所示。以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 4、崩碎切屑这是属于脆性材料的切屑。这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。从切削过程来看，切屑在破裂前变形很小，和塑性材料的切屑形成机理也不同。它的脆断主要是由于材料所受应力超过了它的抗拉极限。加工脆硬材料，如高硅铸铁、白口铁等，特别是当切削厚度较大时常得到这种切屑。由于它的切削过程很不平稳，容易破坏刀具，也有损于机床，已加工表面又粗糙，因此在生产中应力求避免。其方法是减小切削厚度，使切屑成针状或片状;同时适当提高切削速度，以增加工件材料的塑性。 以上是四种典型的切屑，但加工现场获得的切屑，其形状是多种多样的。在现代切削加工中，切削速度与金属切除率达到了很高的水平，切削条件很恶劣，常常产生大量“不可接受”的切屑。所谓切屑控制(又称切屑处理，工厂中一般简称为“断屑”)，是指在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。 § 控制方法 切屑经第1、第11变形区的剧烈变形后，硬度增加，塑性下降，性能变脆。在切屑排出过程中，当碰到刀具后刀面、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2－22所示为切屑碰到工件或刀具后刀面折断的情况。 研究表明，工件材料脆性越大（断裂应变值小）、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实施控制。 （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。 （2）改变刀具角度增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断。刃倾角可以控制切屑的流向，为正值时，切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑。为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形屑或6字形屑。 （3）调整切削用量提高进给量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。适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断屑，但这会降低材料切除效率。须根据实际条件适当选择切削用量。 |
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