積屑瘤形成的原因及消除措施

劉斌 金鑫 周暢 巴和平

(沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

積屑瘤形成的原因及消除措施

劉斌 金鑫 周暢 巴和平

(沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

分析積屑瘤形成的原因及消除積屑瘤的措施。

積屑瘤 原因 措施

切削加工是機(jī)械加工過程中最常用的一種方法、而切削過程中因?yàn)榉e屑瘤的形成而造成零件損傷，甚至報(bào)廢的情況時(shí)有發(fā)生，分析積屑瘤的形成原因及如何避免形成積屑瘤，對(duì)提高產(chǎn)品零件質(zhì)量，降低廢品率有很重要的作用。

1 積屑瘤的形成原因

在機(jī)械加工過程中，特別是車床切削零件時(shí)，由于金屬的擠壓變形和強(qiáng)烈的摩擦，使切屑與車刀前面產(chǎn)生很大的壓力(2000Mpa-3000Mpa)和很高的溫度(200℃-600℃以上)。當(dāng)溫度和壓力條件適當(dāng)時(shí)，切削與車刀前面產(chǎn)生非常大的摩擦力，當(dāng)摩擦力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時(shí)，切削底層的一部分金屬就“冷焊”在前面靠近切屑刃的附近，形成“積屑瘤”。尤其是加工鋁、銅類有色金屬材料時(shí)，因?yàn)榇祟愑猩饘俚目估瓘?qiáng)度較低(即金屬內(nèi)部的結(jié)合力較小)，加工時(shí)更容易形成積屑瘤。

2 影響積屑瘤的主要因素

(1)工件材料。當(dāng)工件材料的硬度低、塑性大時(shí)，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(chǎn)生積屑瘤。當(dāng)工件塑性小、硬度較高時(shí)，積屑瘤產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生或減小積屑瘤的高度。據(jù)有關(guān)資料介紹，刀具前角γ0≥40時(shí)，積屑瘤產(chǎn)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(dāng)?shù)毒邲]有負(fù)倒棱時(shí)，在極低的切削速度條件下，不產(chǎn)生積屑瘤。以中碳鋼為例，切削速度Vc＜2m/min時(shí)，不產(chǎn)生積屑瘤。當(dāng)Vc＞2m/min～30m/min時(shí)，積屑瘤從生產(chǎn)到生長到最大。也即是說，切削溫度為300℃左右時(shí)，切屑與刀具間的摩擦系數(shù)最大，積屑瘤達(dá)到最高高度。隨著切削速度和切削溫度提高，積屑瘤的高度逐漸減小。高速切削時(shí)(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?nèi)粘＞庸r(shí)，為了達(dá)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(nèi)的高速切削，或采用低速(Vc＜5m/ min)切削，以防止積屑瘤的產(chǎn)生，提高已加工表面的質(zhì)量。

(4)切削厚度。切塑性材料時(shí)，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(shí)除選取較大的刀具前角，在避免積屑瘤的產(chǎn)生切削速度范圍內(nèi)切削外，應(yīng)采用減小進(jìn)給量或刀具主偏角來減小切削厚度。

3 積屑瘤對(duì)切削加工的影響

(1)積屑瘤的硬度通常比工件材料高1.5-2.5倍，可以代替切削刃及前面進(jìn)行切削，有助于保護(hù)切屑刃和前面磨損的作用。但積屑瘤脫落時(shí)的碎片經(jīng)刀具與工件接觸時(shí)會(huì)造成刀具后面的磨損。

(2)由于積屑瘤的形成增大了刀具的實(shí)際前角，減小了切削的變形，降低了切削力，所以積屑瘤對(duì)粗加工是有利的。

(3)積屑瘤在工件表面劃出溝痕，其碎片會(huì)粘結(jié)或嵌入工件表面，形成硬質(zhì)點(diǎn)，影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。

所以，積屑瘤對(duì)工件的精加工是非常有害的，往往因?yàn)榈毒呱闲纬闪朔e屑瘤使工件徹底報(bào)廢。

4 防止積屑瘤形成的措施

積屑瘤總的說是害大于利。故在切削過程中，應(yīng)盡量避免積屑瘤形成，具體措施如下：

(1)減少車刀前面的粗糙值。車刀用砂輪磨后要用油石精磨，對(duì)刀具的前面、后面、前角、刃傾角、主偏角與副偏角、刀尖圓弧等仔細(xì)精磨，不但可防止積屑瘤的形成，又可提高刀具的使用壽命，減低工件的表面粗糙度。

(2)增大車刀的前角。適當(dāng)?shù)脑龃筌嚨肚敖?，前角增大，切削變形量減小，切削力也隨之減小，切削溫度也變小，不易形成積屑瘤。

(3)減小切削厚度。切削厚度減小，切削力也隨之減小，不易形成積屑瘤。

(4)改變切削速度。采用高速切削或低速切削，避開容易形成積屑瘤的切削速度。

(5)采用抗粘性能好的切削液。例如：選用含硫、氯的極壓切削液，減少摩擦熱，大大降低切削溫度，杜絕積屑瘤的形成。

(6)對(duì)于工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。提高其材料硬度、減小塑性，也能避開形成積屑瘤的條件，不易產(chǎn)生積屑瘤。