积屑瘤形成的原因和控制措施

2019-07-0610:44:46积屑瘤形成的原因和控制措施已关闭评论

在金属加工的过程中,以一定切削速度范围内切削塑性金属,常发现在刀具前刀面靠近刀刃的部位黏附着一小块很硬的金属,这就是切削过程产生的积屑瘤(或称刀瘤),如图5.1.21所示。

积屑瘤形成的原因和控制措施

图5.1.21 积屑瘤

(1)积屑瘤的形成

积屑瘤是由于切屑和前刀面剧烈摩擦产生黏结而形成的。当塑性金属被切下的切屑沿前刀面流出时,在一定的温度和压力作用下,切屑底层受到很大的摩擦阻力,致使底层金属的流动速度降低而形成“滞流层”。当滞流层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑内部的结合力时,就有一部分金属黏结在刀刃附近而形成积屑瘤。

积屑瘤是不稳定的,在震动和冲击等作用下,还会破裂或脱落。破裂或脱落的积屑瘤碎片大部分被切屑带走,也有一部分黏附在工件表面上。

(2)积屑瘤对切削加工的影响

积屑瘤在形成过程中,由于金属剧烈变形引起强化,使其硬度远高于被切金属。因此,其可以代替刀刃进行切削,起到保护刀刃减小刀具磨损的作用。积屑瘤的存在增大了刀具的工作前角,使切削力减小。但积屑瘤的顶端伸出刀尖之外,而又不断地产生和脱落,会在已加工表面上留下不均匀的沟痕,并有一些黏附在工件表面上,而影响尺寸精度和表面粗糙度。因此,粗加工时产生积屑瘤有一定好处,精加工时必须避免积屑瘤的产生。

(3)影响积屑瘤的因素及控制措施

工件材料和切削速度是影响积屑瘤的主要因素。

塑性大的材料,切削时的塑性变形较大,容易产生积屑瘤。塑性较小而硬度较高的材料,产生积屑瘤的可能性以及积屑瘤的高度相对较小。切削脆性材料形成的崩碎切屑不与前刀面摩擦,因此一般无积屑瘤产生。

切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。切削速度很低(v<5 m/min)时,切屑流动较慢,切削温度很低,切屑与前刀面的摩擦系数很小,因而切屑与前刀面不会产生黏结现象,故不会出现积屑瘤。切速在v= 5~60 m/min范围内,切屑流动较快,切削温度较高,切屑与前刀面的摩擦系数较大,容易黏结产生积屑瘤。切削钢件一般在v≈20 m/min时,切削温度在300~350℃之间,摩擦系数最大,产生积屑瘤的高度也最大。当切削速度很高(v>100 m/min)时,由于切削温度很高,切屑底层金属呈微熔状态,摩擦系数明显减小,积屑瘤亦不会形成。

在精加工塑性金属时,为防止积屑瘤的产生,通常采用高速或低速切削。

此外,增大前角以减小切屑变形,用油石仔细打磨刀具前刀面以减小摩擦,选用合适的切削液以降低切削温度和减小摩擦,都是防止积屑瘤产生的重要措施。

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