積屑瘤

積屑瘤

積屑瘤——指在加工中碳鋼時,在刀尖處出現的小塊且硬度較高的金屬粘附物。

概述

切削速度不高而又能形成連續切削,加工一般鋼材或其他塑性材料,常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊,稱為積屑瘤。其硬度很高,為工件材料的2--3倍,處于穩定狀態時可代替刀尖進行切削。

積屑瘤

形成

在加工過程中,由于工件材料是被擠裂的,因此切屑刀具的前面產生有很大的壓力,並摩擦​生成大量的切削熱。在這種高溫高壓下,與刀具前面接觸的那一部分切屑由于摩擦力的影響,流動速度相對減慢,形成"滯留層"。當摩擦力一旦大于材料內部晶格之間的結合力時,"滯流層"中的一些材料就會粘附在刀具*近刀尖的前面上,形成積屑瘤。

影響積屑瘤的主要因素

由于積屑瘤是在很大的壓力、強烈摩擦和劇烈的金屬變形的條件下產生的。因而,切削條件也必然通過這些作用而影響積屑瘤的產生、長大與消失。

1、工件材料。當工件材料的硬度低、塑性大時,切削過程中的金屬變形大,切屑與前刀面間的摩擦系數(大于1)和接觸區長度比較大。在這種條件下,易產生積屑瘤。當工件塑性小、硬度較高時,積屑瘤產生的可能性和積屑瘤的高度也減小,如淬火鋼。切削脆性材料是產生積屑瘤的可能更小。

2、刀具前角。刀具前角增大,可以減小切屑的變形、切屑與前刀面的摩擦、切削力和切削熱,可以抑製積屑瘤的產生或減小積屑瘤的高度。據有關資料介紹,刀具前角γ0≥40時,積屑瘤產生的可能就小。

3、切削速度。切削速度主要是通過切削溫度和摩擦系數來影響積屑瘤的。當刀具沒有負倒棱時,在極低的切削速度條件下,不產生積屑瘤。以中碳鋼為例,切削速度Vc<2m/min時,不產生積屑瘤。當Vc>2m/min~30m/min時,積屑瘤從生產到生長到最大。也即是說,切削溫度為300℃ 左右時,切屑與刀具間的摩擦系數最大,積屑瘤達到最高高度。隨著切削速度相應的切削溫度提高,積屑瘤的高度逐漸減小。高速切削時(Vc> 120m/min),由于切削溫度很高(800℃以上),切屑底層的滑移抗力和摩擦系數顯著降低,積屑瘤也將消滅。所以我們日常精加工時,為了達到較低的已加工表面粗糙度的辦法是採用在刀具耐熱性允許範圍內的高速切削,或採用低速(Vc<5m/min)切削,以防止積屑瘤的產生,提高已加工表面的質量。

4、切削厚度。切塑性材料時,切削力、切屑與前刀面接觸區長度都將隨切削厚度的增加而增大,將增加生成積屑瘤的可能性。所以,在精加工時除選取較大的刀具前角,在避免積屑瘤的產生切削速度範圍內切削外,應採用減小進給量或刀具主偏角來減小切削厚度。

作用

優點:積屑瘤的硬度比原材料的硬度要高,可代替刀刃進行切削,提高了刀刃的耐磨性;同時積屑瘤的存在使得刀具的實際前角變大,刀具變得較鋒利。

缺點:積屑瘤的存在,在實際上是一個形成、脫落、再形成、再脫落的過程,(1)部分脫落的積屑瘤會粘附在工件表面上,(2)而刀具刀尖的實際位置也會隨著積屑瘤的變化而改變,(3)同時,由于積屑瘤很難形成較鋒利的刀刃,在加工中會產生一定的振動。所以這樣加工後所得到的工件表面質量和尺寸精度都會受到影響。

控製

(1)材料的性質 材料的塑性越好,產生積屑瘤的可能性越大。因此對于中、低碳鋼以及一些有色金屬在精加工前應對于它們進行相應的熱處理,如正火或調質等,以提高材料的硬度、降低材料的塑性。

(2)切削速度 當加工中出現不想要的積屑瘤時,可提高或降低切削速度,亦可以消除積屑瘤。但要與刀具的材料、角度以及工件的形狀相適應。

(3)冷卻潤滑 冷卻液的加入一般可消除積屑瘤的出現,而在冷卻液中加入潤滑成分則效果更好

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