排屑槽的幾何形狀

曹偉

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南焦作 454000）

排屑槽的幾何形狀

曹偉

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南焦作 454000）

排屑槽的幾何形狀主要影響所生成切屑的形狀、切削力和刀具性能。研究排屑槽幾何形狀的目的之一是要使切屑在經(jīng)過刀具前面時(shí)能不斷卷曲起來。如果排屑槽的幾何形狀適合于所加工的材料和操作條件，則切屑通常是碰擊在工件的未加工面上或刀片下方的刀桿側(cè)上，并且在轉(zhuǎn)一圈后就斷了，這是有效的控制切屑。

排屑槽；前角；切屑；進(jìn)給量；刀刃

如果刀片的前面是一個(gè)比較平坦的平面，則切屑會(huì)連續(xù)不斷地帶狀排出。然后，它可能纏繞在刀架上，向外朝著操作者的方向伸去；或者，它可能纏繞到工件表面上，也許再次被刀具切削?？傊?，切屑失去了有效的方向控制。

但是，排屑槽幾何形狀的功用不只是卷屑。有時(shí)候，它們還起著顯著地改善刀具性能和降低切削力的作用，這是因?yàn)樗鼈兡艽蟠笥绊懙毒叩挠行敖?。使用模型壓制刀具的排屑槽一般加大了前角——加大量取決于排屑槽的形狀。

圖1和圖2表示排屑槽的形狀是怎樣影響前角的。在圖1中，平坦頂部的刀片是以負(fù)前角進(jìn)行切削的，因?yàn)榈镀瑑A斜的角度是負(fù)值。在圖2中，刀片以同樣的角度夾持，但由于排屑槽的緣故，卻是以正前角進(jìn)行切削。

圖1 平坦頂部刀片切屑直的流出

圖2 排屑槽使切屑卷出

使用正前角刀具，通?？梢越档颓邢髁湍Σ亮?，切削力的降低減少了動(dòng)力消耗，摩擦力的降低減少了加工中產(chǎn)生的熱量，降低了加工零件的熱變形，提高了加工零件的質(zhì)量精度。因此，當(dāng)切削速度一定時(shí)，可以提高刀具加工零件時(shí)的使用壽命；或者在不降低刀具壽命條件下，可以顯著提高加工過程中的切削速度。

排屑槽的形狀還決定了在刀片的兩個(gè)邊上是否都有刀刃。大進(jìn)量的排屑槽通常要比普通的排屑槽深和寬。這些排屑槽的加深和加寬會(huì)降低刀片的強(qiáng)度和使用壽命，因此，要防止排屑槽在刀片的兩邊出現(xiàn)。如果只有一邊有刀刃，則每個(gè)刀刃的價(jià)格就要增加，但是性能的改善往往超過減少刀刃使用壽命所付出的代價(jià)。

為了保持頂面的性能，排屑槽的形狀應(yīng)與加工條件相適應(yīng)，而不是用加工條件去適應(yīng)排屑槽的形狀，以前說明了為了達(dá)到最佳加工狀態(tài)如何配置切削深度和進(jìn)給量間的關(guān)系。如果在加工過程中出現(xiàn)直的、混亂的或連續(xù)不斷的螺旋形切屑時(shí)，則需要有低進(jìn)給量的排屑槽。如果產(chǎn)生碎片屑、裂屑或切屑熔焊在一起時(shí)，那么，就需要有大進(jìn)給量的排屑槽。附帶說明一下，第二種情況可以人為有效地控制切屑，但是刀具壽命可能要降低。

為了簡(jiǎn)化對(duì)正確排屑槽的選擇，Carboloy Systems（用鈷作粘結(jié)劑的碳化鎢硬質(zhì)合金系統(tǒng)）制定了排屑槽用語表，如圖3所示。排屑槽用語表的第一位數(shù)字（如48排屑槽中的4）表示進(jìn)給量；按照進(jìn)給量增加的次序，排屑槽從1到10進(jìn)給排列。第二位數(shù)字（如48排屑槽中的8）表述刀刃的強(qiáng)度和切削力；按照刀刃強(qiáng)度增加的次序，排屑槽從1到10排列，按照切削力減少的次序，排屑槽從10到1排列。

Carboloy Systems提出了一個(gè)排屑槽寬度的選擇標(biāo)準(zhǔn)，以適用于大多數(shù)加工情況。如表1所示的各種幾何形狀的刀片，根據(jù)它們的進(jìn)給量范圍、減少切削力的能力和有單邊刀刃還是雙邊刀刃而分成三類。

圖3 控制切屑和允許刀具壽命確定的進(jìn)給量

表1 碳化鎢硬質(zhì)合金系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)排屑槽的幾何形狀

如果是間隙切削，首先，就不需要排屑槽，因?yàn)榇藭r(shí)切削刀具最重要的性能是最大的刀刃強(qiáng)度。對(duì)于這種切削首先要選擇帶T形刀刃棱面的刀片，如圖4所示，因?yàn)榈毒哂泻芨叩膹?qiáng)度。其次，要選擇帶負(fù)前角平坦頂面的刀片，因?yàn)榈毒咭灿泻芨叩膹?qiáng)度。

圖4 帶有T形刀刃棱面的刀片

單面低力排屑槽可以顯著地減少切削力。在那些降低切削力能帶來主要得益的場(chǎng)合，我們應(yīng)當(dāng)選用單面排屑槽，而不選用雙面排屑槽。這包括進(jìn)給量和切削深度受到機(jī)床功率限制的情況。在這種情況下，單面排屑槽不必增加功率消耗就能提高零件加工金屬的切除率。在易于引起振動(dòng)的加工中，如果安裝的某些零件可能偏離公差要求的場(chǎng)合，也會(huì)因降低工件的切削力而符合公差帶范圍，加工出合格的零件。在一些普通的加工中，包括加工薄壁工件、鏜長(zhǎng)徑比（l/d）很大的孔，以及需要每單位功率有較高的零件金屬切除率的場(chǎng)合，都應(yīng)當(dāng)考慮使用單面排屑槽刀片。

雙面排屑槽刀片的每個(gè)刀刃的成本較低。但是，單面排屑槽刀片一般可以提高刀具使用性能；在不降低刀具壽命的前提下可以提高被加工金屬的切除率。

[1]Lehwald,W.PrufungvonHartmetalleninHinbrickaufdie Schneidenbeanspruchung beim unterbrochenen Schnitt，Dissertation T.H.Aachen，2000，2133-2142.

[2]Pekelharing，A.J.The Exit Failure in Interrupted Cutting，Annals ofCIRP 27-1，5.2002.

[3]武文革.金屬切削原理與刀具[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2009.

[4]張維紀(jì).金屬切削原理與刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[5]龐麗君.金屬切削原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2009.

[6]樂總謙.金屬切削刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[7]王曉霞.金屬切削原理與刀具[M].北京：航空工業(yè)出版社,2000.

（責(zé)任編輯 陳永康）

Geometries of Chip Groove

CAO Wei
（Henan Professional College of Industry and Information Technology,Jiaozuo 454000,China）

The shape,the cutting force and tool geometry properties mainly influence the swarf discharging slot generated chip. One purpose of the study on chip groove geometries is to make the chip continue to curl up in front of the tool.If the chip groove geometries are suitable for the processing of materials and operating conditions,the chip is usually not bump in the workpiece machining surface,or below the blade of the knife rod side,broken in a turnback,it is effective to control chip.

chip room;anterior angle;chip;amount of feed;cutter edge

TH16

A

1008－7257（2015）02－0111－02

2014－09－09

曹偉（1963-），男，河南焦作人，河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院講師，主要從事機(jī)械制造方面的教學(xué)以及機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作。