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切削时切屑是什么?切屑加工缺陷的原因及对策

切削时切屑是什么?切屑加工缺陷的原因及对策

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切屑引起的加工缺陷原因及对策

在切削加工中,不可避免地会遇到切屑(切屑)的问题。如果切屑不能有效排出,会导致加工缺陷或机器停机,因此需要采取适当的措施。

本文将解释切削加工中的切屑问题及其解决策略。

关于切屑

切屑是切削加工过程中产生的金属“屑料”。从颗粒状的切屑到长条螺旋状的切屑,其形状多种多样。

由于切屑的状态会根据加工方法和工件材料的不同而变化,所以说“通过观察切屑可以判断加工的好坏”也不为过。在常规的车削加工中,理想的切屑形态被认为是“流形”切屑。

以下是根据切屑的形状预测的加工状态和特征的表格:

切屑形状 预测的加工状态和特征
流形 表面平滑的连续切屑,完成精度高
剪切形 短小粉状的切屑,完成精度低
拔毛形 拔毛般的切屑,切削抵抗大,完成精度差
裂纹形 破碎的切屑,工件表面可能出现裂纹

此外,不仅可以通过形状,还可以通过颜色判断加工的好坏。

由于加工时被切削物体在旋转中刀具压迫削减,因压力和摩擦而产生的高热(切削热)会造成氧化膜的形成,这种膜的厚度变化会引起光的散射,一般来说,切削热高时颜色呈暖色,温度低时呈寒色。

此外,除了形状和颜色外,也可以通过长度进行比较,理想的长度为几毫米至几厘米,卷数为1至5卷。

切屑导致的加工中的问题

切屑虽然可以用来推测加工状态,但它本身也可能成为加工中的问题来源。例如,以下的情况:

工具或工件上缠绕切屑导致产品受损

切屑可能会缠绕在工具或正在加工的工件上,从而损坏产品。

切屑处理的影响因素主要包括:切屑断器、刀尖半径(Nose R)、切入角度、切入深度、进给量、切削速度和被切削材料等。具体操作时,应从低进给开始,确认刀片的安全性和加工面质量后,逐步提高进给量以改善切屑处理。切入量应大于刀尖半径以最小化刀片径向的弯曲。

切屑嵌入导致换工件时加工缺陷

如果切屑未能有效排出,可能会嵌入夹具或卡盘中。切屑的嵌入可能导致加工缺陷或因警报而停机,因此必须确保其有效排出。

钻孔时切屑堵塞导致钻头损坏

在内径加工或钻孔等操作中,切屑易在孔内积聚,应特别注意。如果切屑未能有效排出,可能会因过载而导致钻头损坏。

在以上情况中,需要调整使用工具和各种条件,以尽可能缩短切屑的生成。

导致易引发问题的切屑的原因

引发问题的切屑的原因包括:

  • 切削条件不匹配
  • 刀尖半径大
  • 工具磨损导致切屑断器不起作用

切削条件不匹配

关于切削条件,不同材料可能需要更快或更慢的速度调整,但在加工现场调整切削条件通常只涉及主轴转速、进给速度和切入量。为防止切屑引发的问题,需要平衡这三个元素。以下是调整这三个因素时应注意的点:

主轴转速

转速 注意事项
转速低(慢) 完成面粗糙,易导致精度不良
转速高(快) 刀尖负载增加,可能导致工具损坏

连续加工的进给速度

进给速度 注意事项
进给速度低(慢) 切屑排出不良,易导致加工缺陷
进给速度高(快) 切削温度上升,影响工具寿命

连续加工的切入量

切割深度 注意事项
切割深度小 切屑断器无法发挥作用,无法控制切屑排出
切割深度大 需要较大力量分割切屑,影响工具寿命

如果上述调整无法解决问题,可能需要重新考虑路径和工具的选择。

这些因素的调整需要考虑工具的磨损情况、材料的切削性能等,以确保加工质量和工具寿命的平衡。

刀尖半径大

大刀尖半径(旋转刀具的角部半径)会增大切削抵抗,使切屑排出困难。刀尖半径的大小不仅影响工具寿命和加工精度,还需要与切削条件一起仔细考虑。通常,小刀尖半径比大刀尖半径更容易控制切屑。

工具磨损导致切屑断器不起作用

即使切削条件良好,如果工具磨损导致切屑断器失效,切屑也可能无法有效排出。需要适时更换工具以保证操作效果。

关于切屑导致的加工缺陷的对策方法

切屑是切削加工中不可避免的问题,其排放不畅可能导致加工缺陷。本文将介绍切削加工现场常用的切屑对策。

利用切屑断器的切屑对策

使用带有切屑断器的工具可以使切屑卷曲和分断,从而防止其缠绕在工具或工件上。切屑断器的性能会根据切入量和工件材料的不同而有所变化,因此选择合适的切削条件是非常重要的。

切削路径的切屑对策

通过巧妙设计切削路径来改变切削轨迹,可以控制切屑的产生。在加工中使用间歇进给(断续加工)或延迟(NC程序中的暂停)也是有效的方法。某些机床还配备了利用振动进行“摇摆切削”的切屑分断功能。

冷却液的切屑对策

使用高压冷却液来冲洗切屑。冷却液的供给方式多样,特别是在深孔等孔加工中,从钻头前端喷射冷却液的“中心穿透方式”非常有效。

通过调整主轴转速、进给速度和切入量的对策

在加工现场,经常需要调整的切削条件包括:

  • 主轴转速
  • 进给速度
  • 切入量

关于这些切屑对策,常见的步骤如下,需要反复进行:

  1. 调整主轴转速和进给速度,使切屑尽可能接近理想的流形。
  2. 如果第一步调整困难,重新考虑切入量和切削路径,以确保切屑断器发挥作用。
  3. 如果第二步仍然困难,重新选择刀片,并从第一步开始调整。

提高主轴转速和进给速度可以增加切削速度,从而降低加工硬化度和提高切削温度,有助于生成理想的流形切屑。然而,这也会增加刀尖的负载,如果出现刀尖碎裂,切屑可能会变成拔毛形或裂纹形。

如果通过调整切削速度无法改善切屑排出,应重新考虑“切入量”,让切屑断器发挥作用并分断切屑。但增加切入量可能导致工具损坏,因此在调整时需格外小心。

以上仅为调整方法的示例。如果这些切削条件的调整无法解决问题,应重新考虑切削路径和工具选择。

关于切削加工中的切屑的总结

本文介绍了切屑引起的问题及其对策。切屑排放是切削加工中的一个重大挑战。在自动化程度高的NC机床中,如何有效排出切屑是提高生产效率的关键。