積屑瘤形成的原因及消除措施

劉斌 金鑫 周暢 巴和平

(沈陽遠大壓縮機股份有限公司,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

(沈陽遠大壓縮機股份有限公司,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

切削加工是機械加工過程中最常用的一種方法、而切削過程中因為積屑瘤的形成而造成零件損傷，甚至報廢的情況時有發(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

在機械加工過程中，特別是車床切削零件時，由于金屬的擠壓變形和強烈的摩擦，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)。當溫度和壓力條件適當時，切削與車刀前面產(chǎn)生非常大的摩擦力，當摩擦力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時，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，因為此類有色金屬的抗拉強度較低(即金屬內(nèi)部的結(jié)合力較小)，加工時更容易形成積屑瘤。

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(chǎn)生積屑瘤。當工件塑性小、硬度較高時，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，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?shù)毒邲]有負倒棱時，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，不產(chǎn)生積屑瘤。當Vc＞2m/min～30m/min時，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，切屑與刀具間的摩擦系數(shù)最大，積屑瘤達到最高高度。隨著切削速度和切削溫度提高，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?nèi)粘＞庸r，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(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，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(chǎn)生切削速度范圍內(nèi)切削外，應采用減小進給量或刀具主偏角來減小切削厚度。

3 積屑瘤對切削加工的影響

(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行切削，有助于保護切屑刃和前面磨損的作用。但積屑瘤脫落時的碎片經(jīng)刀具與工件接觸時會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際前角，減小了切削的變形，降低了切削力，所以積屑瘤對粗加工是有利的。

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

所以，積屑瘤對工件的精加工是非常有害的，往往因為刀具上形成了積屑瘤使工件徹底報廢。

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?shù)脑龃筌嚨肚敖牵敖窃龃螅邢髯冃瘟繙p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)對于工件材料進行適當?shù)臒崽幚怼Ｌ岣咂洳牧嫌捕取p小塑性，也能避開形成積屑瘤的條件，不易產(chǎn)生積屑瘤。