车削过程中影响断屑的因素及改进措施
2014-04-09鹤壁市机电信息工程学校河南458030陈金堂
鹤壁市机电信息工程学校(河南 458030)陈金堂
在车削零件过程中,如果不能及时断屑,切屑容易缠绕在工件表面上,使切屑乱飞,从而把工件表面拉毛,影响表面粗糙度和加工精度,甚至损坏刀具,更严重者会发生人身安全事故,其后果不堪设想。因此,操作者需时常停下车床来及时清理切屑。所以说,断屑在车削生产中是一个很重要的问题,应给予足够的关注与重视。
影响断屑的因素很多,主要有断屑槽、切削用量、刀具角度和加工工件材料4个方面。
1.断屑槽的影响
(1)断屑槽形状的影响 断屑槽的形状一般有直线圆弧型、直线型、圆弧型三种。
直线圆弧型断屑槽由一段直线和一段圆弧组成,直线部分构成车刀的前刀面,槽底圆弧半径影响切屑的变形和弯曲。半径小时,切屑半径小、变形大,易折断。反之,半径大时,不易折断。
直线型断屑槽由两段直线组成,两段直线的夹角具有圆弧作用,夹角小则切屑半径小,变形大,易断屑。反之,则不易断屑。
圆弧型断屑槽是指断屑槽的形状是圆弧,半径小时切屑半径小,变形大,易折断。反之,则不易折断。
(2)断屑槽宽度的影响 断屑槽的宽度对断屑影响较大,当断屑槽宽度较小时,切屑上的弯曲应力大,容易折断。但是,为了使切屑折断,切屑槽的宽度应和吃刀量相适应,如果吃刀量较大,则断屑槽应稍宽,当断屑槽较窄时,不易在槽中弯曲,而形成带状切屑流出。切屑槽较宽时,切屑流出比较自由,变形较小,不易折断。所以,应根据切削深度来选择合适的切削槽宽度。
(3)断屑槽斜角的影响 断屑槽斜角有外斜式、平行式、内斜式三种。
外斜式断屑槽形状前宽后窄,前深后浅,因在工件外圆切屑速度最高,切屑槽最窄,切屑最先弯曲,则弯曲半径小,变形大,切屑容易碰到车刀后面折断,所以,该切屑槽较理想。
平行式断屑槽是指切削刀刃和断屑槽平行,槽宽前后一样,槽深前后一样,该断屑槽断屑效果不如外斜式,需加大进给量才能达到断屑的效果。
内斜式断屑槽形状前窄后宽,前浅后深,在工件外圆处,切屑槽最宽,在刀尖处最窄,由于断屑槽后面又宽又深,切屑会流向车刀后面,碰到槽壁弯曲,沿着切屑槽形成螺旋状流向切屑槽深处,到一定长度后靠自身重量而折断或靠离心力摔断,所以,该断屑槽也是一种理想的断屑槽,但切削深度不易太大。
2.切削用量的影响
在切削三要素中,影响最大的是进给量,其次是切削深度,最后是切削速度。
(1)进给量的影响 当进给量较大时,切屑较厚,弯曲应力也较大,使切屑容易折断。进给量较小时,切屑较薄,在切削刃附近弯曲,碰不到切屑槽台阶,弯曲应力较小,不易折断。
(2)切削深度的影响 切削深度对切屑断屑影响不大,但是,切削深度小时比切削深度大时断屑效果稍好。
(3)切削速度的影响 切削速度对切屑断屑影响最小,切削速度较低时比切削速度高时易断屑,因切削速度低时,塑性变形小,易折断。
3.刀具角度的影响
在刀具角度中,影响最大的是主偏角。因主偏角大小影响切削宽度,当吃刀量一定的情况下,主偏角越小,切屑越宽,切屑越不容易折断。反之,主偏角越大,切屑越窄,越容易断屑。
4.加工工件材料的影响
当加工的工件材料为强度较高、塑性较大和韧性较高的金属材料时则不易断屑。
当加工的工件材料为强度较低、塑性较小和韧性较低的金属材料时则容易断屑。
5.改进措施
(1)断屑槽形状选择 如车削碳素钢、合金钢、工具钢,则宜采用直线型或直线圆弧型,圆弧半径取 (0.4~0.7)Wn,Wn为断屑槽宽。如车削不锈钢、黄铜等高塑性材料时,则宜采用圆弧形断屑槽,前角取25°~30°,断屑槽宽Wn、槽底圆弧半径Rn和前角之间的关系可用下式计算:sinγ=Wn/2Rn。
(2)断屑槽宽度选择 如表1所示数据供参考。
表1
(3)断屑槽斜角选择 外斜式断屑槽和平行式断屑槽适合进行粗加工切削,但平行式断屑槽需提高进给量才能达到断屑的目的。内斜式断屑槽切削深度一般不大,适合于精加工。如表2所示数据供参考。
表2
(4)切削用量选择 要达到断屑的目的,主要应加大进给量,切削深度和切削速度对断屑的影响不大。
(5)工件材料选择 要达到断屑的目的,应选择强度低、塑性小和韧性低的金属材料,反之,不易断屑。
6.结语
在车削生产实践中,要达到断屑的目的,必须深刻了解影响断屑的因素,综合考虑影响断屑因素的关联性,根据实际的工件材料,选择合理的车刀几何角度,切屑槽形状、宽度、斜角和合理的切削用量等,才能达到好的排屑、断屑效果,进而保证工件的加工精度与质量。