在之前华菱超硬讲述了关于PCD断屑槽刀的相关知识,有读者留言想要了解加工刀具在加工中断屑不可靠的原因以及如何解决,那么
本文结合华菱超硬刀具技术部门总结整理了一些长期积累的加工经验来进行分享
。
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前面讲到了刀具断屑可靠与否,对生产的正常进行以及操作者来说有着重大影响。在
切削加工中,崩碎切屑会飞溅伤人,并易研损机床;而长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上,易刮伤工件,引发刀具破损,甚至影响工人安全。
华菱超硬结合现场加工总结了应该满足的要求(前面文章也提到过,了解过的朋友可自行跳过)
:
切屑不得缠绕在刀具、工件及其相邻的工具、装备上;
切屑不得飞溅,以保证操作者与观察者的安全;
精加工时,切屑不可划伤工件的已加工表面,影响已加工表面的质量;
保证刀具预定的耐用度,不能过早磨损并竭力防止其破损;
切屑流出时,不妨碍切削液的喷注;
切屑不会划伤机床导轨或其他部件等。
在满足上述要求的基础上,不同刀具对切屑长度还有不同要求。例如一般粗车钢料的最大切屑长度为mm左右;精车则应稍长。要避免过于细碎的切屑,因为它容易嵌入机床导轨和刀具装置的一些重要部位(如基准面),这样不仅需要附加防护装置,还给清除切屑带来一定的困难。
对于某些不易断屑的刀具,如成形车刀、切槽车刀和切断车刀等,在数控机床(加工中心)等自动化机床上,应保证其稳定的卷屑。
先前对切屑的分类大概提了一些常见的,这里华菱超硬将会对其进行详细描述:
根
据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的具体情况,切屑形状一般有:带状屑、C形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等:
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带状屑
高速切削塑性金属材料时,如不采取断屑措施,极易形成带状屑,此形屑连绵不断,常会缠绕在工件或刀具上,易划伤工件表面或打坏刀具的切削刃、甚至伤人,因此应尽量避免形成带状屑。
但有时也希望得到带状屑,以使切屑能顺利排出。例如在立式镗床上镗盲孔时
C形屑
车
削一般的碳钢、合金钢材料时,如采用带有断屑槽的车刀则易形成C形屑。C形屑没有了带状屑的缺点。但C形屑多数是碰撞在车刀后刀面或工件表面而折断的。切屑高频率的碰断和折断会影响切削过程的平稳性,从而影响已加工表面的粗糙度。所以,精加工时一般不希望得到C形屑.而多希望得到长螺卷屑,使切削过程比较平稳。
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发条状卷屑
在
重型车床上用大切深、大进给量车削钢件进,切屑又宽又厚,若形成C形屑则容易损伤切削刃,甚至会飞崩伤人。所以通常将断屑槽的槽底圆弧半径加大,使切屑成发条状在加工表面上碰撞折断,并靠其自重坠落。
长紧卷屑
长
紧卷屑形成过程比较平稳,清理也方便,在普通车床上是一种比较好的屑形。
宝塔状卷屑
数
控加工、机床或自动线加工时,希望得到此形屑,因为这样的切屑不会缠绕在刀具和工件上。而且清理也方便。
崩碎屑
在车削铸铁、脆黄铜、铸青铜等脆性材料时,极易形成针状或碎片状的崩碎屑,既易飞溅伤人、又易研损机床。若采用卷屑措施,则可使切屑连成短卷状。
总之,切削加工的具体条件不同,希望得到切屑的形状也不同,但不论什么形状的切屑,都要断屑可靠。
断屑刀具专家-华菱超硬分析断屑槽对切屑的影响
断
屑槽不仅对切屑起着附加变形的作用,而且对切屑的形状和切屑的折断有着重要的影响。在切削加工中,人们就是利用断屑槽的不同形状、尺寸及断屑槽与主切削刃的倾斜角,来实现控制切屑的卷曲与折断。为了更好地认识和掌握这些规律,我们就具体分析一下断屑槽的形状、尺寸及断屑槽与主切削刃的倾斜角度对切屑形状与切屑折断的影响。
断屑槽的形状
断
屑槽的形状有直线圆弧型,直线型和全圆弧型三种(下图从左往右)。
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直线圆弧形:
由
一段直线和一段圆弧连接而成。直线部分构成刀具的前刀面,槽底圆弧半径Rn的大小对切屑的卷曲和变形有一定的影响。Rn小,则切屑卷曲半径小,而切屑变形大;Rn大,则切屑卷曲半径大,而切屑变形小。在中等切深下(切深ap=2~6mm),一般可选Rn=(0.4~0.7)B,B为断屑槽的宽度。
直线型断屑槽:
由
两段直线相交而成,其槽底角为°-σ(σ称为断屑台楔角),槽底角(°-σ)代替了圆弧Rn的作用。槽底角小,则切屑的卷曲半径小,切屑变形大;槽底角大,则切屑的卷曲半径大,切屑变形小。在中等切深下,断屑台楔角一般选用60°~70°。
全
圆弧型断屑槽:
主
要参数槽宽B、槽底圆弧半径Rn和前角γ。
当
切削紫铜、不锈钢等高塑性材料时,常选用全圆弧型断屑槽。因为加工高塑性材料时,刀具前角选得比较大(γ0=25°~30°)同样大的前角,全圆弧断屑槽刀具的切削刃比较坚固,另外槽也较浅,便于流屑,故比较实用。
断屑槽与主切削刃的倾斜角
断
屑槽与主切削刃的倾斜方式常用的有外斜式、平行式、和内斜式三种。
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常见的断屑方法
利用断屑槽:
如前所述,断屑槽不仅对切屑起附加变形的作用.而且还能实现控制切屑的卷曲与折断。只要断屑槽的形状、尺寸及断屑槽与主切削刃的倾斜角合适,断屑则是可靠的。不论是焊接式刀具还是机夹式刀具,是重磨式刀具还是不重磨式刀具都可采用。
为了适用不同的切削用量范围。硬质合金可转位刀片上压制有多种形状及不同尺寸的断屑槽,便于选用,这样既经济又简便。这种方法是切削加工中应首选的方法,也是应用最广泛的方法。
不足之处是刀具合理几何参数的确定,受到断屑要求的牵制。
利用断屑器
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断
屑器有固定式和可调节式两种,上图为可调节式断屑器
在
车刀前刀面上装一个挡屑板1,切屑沿刀具的前面流出时,因受挡屑板1所阻而弯曲折断。断屑器的参数Ln和α可按需要设计和调整,以保证在给定的切削条件下,断屑稳定可靠。松开螺钉3,在弹簧4的作用下,可使挡屑板1和压板2一起抬起,便于挡屑板调整和刀片的快速转位与更换。这种断屑器常用于大、中型机床的刀具上。
利用断屑装置
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断
屑装置类型很多,一般可分为机械式,液压式和电气式等,断屑装置成本高,但断屑是稳定可靠的,一般只用于自动线上。上图为用于车刀上的带有切断器的断屑装置示意图。车削时,切屑通过导屑通道2流出,被不断旋转的盘形切断器3强行割断,被割断后的切屑则从排屑道6排出。切断器是由传动轴4带动的。图中1为车刀。
利用在工件表面上的预先开槽的方法
按
工件直径大小不同,预先在被加工表面上沿工件轴向开出一条或数条沟槽,其深度略小于切削深度,使切出的切屑形成薄弱截面,从而折断。这样,既保证了可靠的断屑,又不影响工件已加工表面的粗糙度。即使加工韧性较大的材料时,断屑效果也很好。例如在精镗韧性较大的工件材料(如40Cr等)时,在用其他方法很难断屑时,则可在被加工表面上拉削出纵向沟槽,再进行镗削。采用这种方法能显出其独特的优点。
改变刀具几何参数和调整切削用量
由前面所述的切屑折断原理可知,减小刀具前角;增大主偏角;在主切削刃上磨出负倒棱;降低切削速度;加大进给量以及改变主切削刃形状等都能促使切屑折断。但是,采取这些方法断屑,常会带来一些不良后果,如生产率下降,工件表面质量恶化、切削力增大等,这种方法,在自动线上很少采用,有时只作为断屑的辅助手段。
此外,采用切削液可以降低切屑的塑性和韧性,也有利于断屑。提高切削液压力更能促使切屑折断,孔加工中,有时就采用这种方法。