摘要：在精切削加工時，為什么采用極低或高速切削時工件表面粗糙度低？為什么采用潤滑性能好的切削液、刀具前角大、進給量和刀具主偏角小工件表面粗糙度低？為什么工件材料硬度高、脆性大的材料，在切削時粗糙度低？等等。怎么保證加工質量，值得深思。本文論述了在切削塑性材料過程中一種常見的物理、力學作用下，積屑瘤的生長條件，消失、防止措施，及對精加工表面粗糙度產生的影響。
關鍵詞：切削瘤 防止措施
一、前言
在常切削過程中，用中等或低的切削速度切削鋼、鋁或其他塑性金屬時，會發(fā)現(xiàn)一小塊金屬牢固地粘附住所用刀具的前刀面上，這一小塊金屬就是積屑瘤，如圖1所示。積屑瘤是被切金屬在切削區(qū)的高壓和大摩擦力作用下與刀具刃口附近的前刀面上粘結形成的。這塊金屬受到加工硬化的影響，其硬度可比基體高2～3倍，因此可以代替刀刃切削。積屑瘤在切削過程中是不穩(wěn)定的。它開始生長到達一定高度以后，發(fā)生脆裂，被工件和積屑帶走而消失，以后又開始生長，從小到大，又破碎消失，周而復始地循環(huán)。由于它時現(xiàn)時失、時大時小，使工件表面呈高低不平，使粗糙度增大和工件尺寸精度降低。還由于它的生長與消失，改變著刀具前角，影響著刀具在切削過程中的擠壓、摩擦和切削能力，造成工件表面硬度不均勻，還會引起切削過程振動，加快刀具磨損、因此，在精加工時應采取措施，避免產生積屑瘤。但是，當?shù)毒哂胸摾鈺r，在切削過趁耕種積屑瘤比較穩(wěn)定，可以代替刀刃切削。由于它長大以后使刀具工作前角增大，使切削力降低。所以，在粗加工時，允許具有積屑瘤。
二、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(shù)(大于1)和接觸區(qū)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，可以抑制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(shù)來影響積屑瘤的。當?shù)毒邲]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(shù)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(shù)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采用在刀具耐熱性允許范圍內的高速切削，或采用低速(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(qū)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范圍內切削外，應采用減小進給量或刀具主偏角來減小切削厚度。
三、積屑瘤的防止措施
積屑瘤在它相對穩(wěn)定時，增大了實際工作前角，還可降低切削力和熱，對粗加工有利。可在精加工時，由于積屑瘤在切削過程中，生長、長大、消失，不斷改善刀尖和刃口的形狀，破壞了已加工表面的質量，使粗糙度增大，造成產品質量不合格。為了保證加工精度和工件表面質量，在精加工時，必須采用以下措施控制積屑瘤的產生。
1、降低或提高切削速度。這樣就可以使切削溫度低于或高于積屑瘤產生的相對溫度區(qū)域，控制它的產生。由實驗可知，切削一般鋼材時，切削速度Vc>120m/min或Vc<5m/min已加工表面粗糙度低，說明刀具上積屑瘤很小或沒有。
2、采用潤滑性能好的切削液。住切削易產生積屑瘤的工件材料時，采用潤滑性能好的極壓切削油或植物油，可使切屑和刀具間形成潤滑膜的吸附膜。大大減少它們間的摩擦，在刀具上也不易產生積屑瘤。
3、增大刀具前角。積屑瘤是在比較高的壓力和適宜的溫度下產生的。當前角增大后，就可以減小切屑與刀具前刀面接觸區(qū)的壓力，使切削力減小，切削溫度降低，積屑瘤生成的可能就會減小。
4、適當提高工件材料的硬度�？刹捎脽崽幚砉に�，對鋼材材料正火、調質等方法，提高材料的硬度。因為材料軟、塑性大，就容易產生積屑瘤。當工件材料的硬度達到HRC50以上時，不論什么切削速度下切削，均不會有積屑瘤的產生。
5、降低前刀面的表面粗糙度。這樣可以減小切屑與前刀面的摩擦，使切屑不易生成。
四、螺桿泵泵桿越程槽車削時粗糙度達不到要求的解決措施與效果
生產螺桿泵及螺桿的材科為35號鋼和45號鋼，經熱處理調質硬度為HB260～300。螺桿上兩端軸頸外圓與端面處的越程槽如圖2所示，槽面的粗糙度要求為3.2μm。原來在數(shù)控車加工時，采用型號為SVJBR2525-M16刀桿，VBMTl6040型的涂層刀片(牌號NC3020)，切削速度為 Vc=80～106m/min，進給量為f=0.2mm/r，車削后的表面粗糙度只能達到Ra12.5μm，造成加工不合格，成了生產中的一大難題。我們分析其原因，確定在這一切削速度下產生積屑瘤所致。根據積屑瘤產生的原因和防止措施，把切削速度提高到200m/min以上，以控制切削溫度來清除積屑瘤。因為越程槽很窄，又是硬質涂層刀片，切削時間極短(約1秒鐘)，切削熱還沒有傳導到刀片上就加工完了。又把進給量從0.2mm/r降低到 0.1mm/r，又減小切削厚度。通過實驗利止式加工，此越程槽的粗糙度穩(wěn)定降低為Ra1.6μm，使此處加工問題得到解決。
五、結論
1、精加工時，要避免積屑瘤的發(fā)生，必須在積屑瘤產生的切削速度范圍以外進行切削。
2、防止積屑瘤產生的措恤，要根據切削條件的具體情況予以采用。
3、積屑瘤在這一過程的現(xiàn)象看來很小，這一問題往往被忽視，成為精加工時的一大技術問題。只有重視它，采取相應措施控制它的產生，以達到所加工產品的質量要求。
