如何防止積削瘤造成零件的報廢

楊天鑫 劉磊 孟松余 王龍

【摘 要】機械設(shè)備的產(chǎn)成都離不開機械加工，在機械加工的過程中，由于刀具上形成積削瘤造成零件加工質(zhì)量下降，甚至報廢的事件屢見不鮮。避免形成積削瘤，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率有著重要的意義。本文擬對積削瘤的形成原因作出分析，提出避免形成積削瘤的一些措施，供機械加工相關(guān)企業(yè)借鑒。

【關(guān)鍵詞】積削瘤 形成原因 措施

活塞式往復(fù)壓縮機的產(chǎn)成離不開機械加工，切削加工是機械加工中最常見的一種加工方式。工人師傅經(jīng)常反映在加工鋁活塞、銅襯套等零件時，切削過程中經(jīng)常發(fā)生因積削瘤造成的零件損壞，尤其是石化企業(yè)的工人師傅在修復(fù)此類零件時更容易出現(xiàn)這樣的問題。分析積削瘤的形成原因以及如何避免形成積削瘤，對提高產(chǎn)品零件質(zhì)量，降低廢品率，減少成本等方面有著重要意義。

1積削瘤的形成原因

在機械加工的過程中，特別是利用車床加工零件時，由于車刀與被切削的金屬間的擠壓變形和強烈摩擦，使切屑與車刀前刀面產(chǎn)生很大的壓力（2000MPa～3000MPa）和很高的溫度（200℃～800℃以上）。當(dāng)壓力和溫度條件適當(dāng)時，由于切屑與車刀前刀面產(chǎn)生的非常大的摩擦力，當(dāng)摩擦力值超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時，切屑底層的一部分金屬就會發(fā)生”冷焊”——在車刀前靠近切屑的位置形成積削瘤。尤其是當(dāng)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（即內(nèi)部結(jié)合力較小），加工時更容易形成積削瘤。

2影響積削瘤形成的主要原因

2.1工件材質(zhì)

當(dāng)工件屬于硬度低、塑性較大的材料時，由于在工件的切削加工過程中金屬變形較大，切屑與車刀前刀面的摩擦系數(shù)（大于1）和接觸區(qū)域長度比較大，鋁和銅等有色金屬以及奧氏體不銹鋼就屬于這類材料，切削過程中很容易產(chǎn)生積削瘤。當(dāng)工件屬于硬度高、塑性小的材料時，例如碳素鋼和高合金鋼，產(chǎn)生積削瘤的可能性以及積削瘤的高度也就減小。而當(dāng)加工淬火鋼及其他脆性材料時，產(chǎn)生積削瘤的可能性就更小，通常情況下，加工脆性材料時幾乎不會產(chǎn)生積削瘤。

2.2刀具前角

隨著刀具前角的的增大，切屑的變形逐漸減小，切屑與車刀前刀面的摩擦力、切削力和切削熱都大大減少，因此可以抑制積削瘤的產(chǎn)生，或者減小積削瘤的高度。根據(jù)有關(guān)資料的介紹，當(dāng)?shù)毒咔敖铅?>40°時，產(chǎn)生積削瘤的可能性是極小的，甚至基本不會有積削瘤生成。

2.3切削速度

切削速度主要是通過影響摩擦系數(shù)和切削溫度進而影響積削瘤形成的。在極低的切削速度條件下，當(dāng)?shù)毒邲]有負倒角時，是不會產(chǎn)生積削瘤的。以中碳素鋼為例子，當(dāng)切削速度Vc<2m/min時，幾乎不可能產(chǎn)生積削瘤。當(dāng)切削速度Vc=2m/min～30m/min時，積削瘤從產(chǎn)生到生長到最大高度，此時的切削溫度可達到300℃左右，切屑與刀具間的摩擦系數(shù)達到最大值，積削瘤也會達到最大高度。理論研究和實踐都證明了，當(dāng)切削速度Vc>30m/min時，隨著切削速度的增大，切削溫度也會逐漸升高，而積削瘤的高度反而逐漸減小。高速切削時（Vc>120m/min），切削溫度會升高到800℃以上，此時切屑底層的滑移抗力和摩擦系數(shù)顯著降低，積削瘤也就隨之被消滅了。

所以在加工鋁活塞及銅襯套時，為防止積削瘤的產(chǎn)生進而造成產(chǎn)品零件報廢，為降低加工件表面粗糙度，最簡單的加工方法就是在刀具耐熱性允許的范圍內(nèi)采用高速切削，或采用低速切削（Vc<5m/min），即可達到防止積削瘤產(chǎn)生，保證加工表面粗糙度的要求。加工硬度較高的材質(zhì)工件時，應(yīng)采用高速切割，由于切削溫度很高，工件表面接近材料熔點，加工出的零件表面會非常光亮，很容易滿足粗糙度的要求。同時不必擔(dān)心出現(xiàn)積削瘤的后果。

2.4切削厚度

切削塑性材質(zhì)零件時，例如銅、鋁、奧氏體不銹鋼等，加工時的切削力、切屑與前刀面接觸長度，都隨著切削厚度的增加而增加，從而增大了產(chǎn)生積削瘤的可能性。因此，在精加工時，除選取較大的刀具前角、避開會產(chǎn)生積削瘤的切削速度范圍外，還應(yīng)采取減少進給量或者減小刀具主偏角的方法來減小切削厚度，以期達到防止積削瘤形成的條件，保證零件的加工質(zhì)量。

3積削瘤對切削加工的影響

積削瘤對切削加工來講，既有有利的一面，也有不利的一面，具體分析如下：

積削瘤的硬度比較大，通常比工件的材料硬度高1.5～2.5倍，因此積削瘤可以代替刀具的切削刃進行切削加工，有助于保護刀具的切削刃，避免刀具的磨損。

由于積削瘤的形成增大了刀具的實際前角，減小了切削的變形，使切削力有較大幅度降低，所以積削瘤對于粗加工來說是有利的。

在切削過程中，當(dāng)形成積削瘤后，積削瘤會在工件表面上劃出溝痕，其碎渣會粘結(jié)或嵌入工件表面形成硬質(zhì)點，嚴(yán)重的會影響工件的加工精度和表面加工質(zhì)量。所以說積削瘤對工件的精加工是非常不利的，往往會因為刀具上形成了積削瘤而使工件徹底報廢。

4防止積削瘤形成的措施

綜上所述，總得來說積削瘤是弊大于利，所以在機械加工的過程中，應(yīng)盡可能避免積削瘤的形成。具體措施如下：

4.1降低車刀前刀面的粗糙度

車刀經(jīng)砂輪磨制后，要用油石精磨，對刀具的前面、后面、前角、刃傾角、主偏角和副偏角、刀尖圓弧等用油石仔細精磨，這樣處理后的刀具不但可以防止積削瘤的形成，又能大大提高刀具的使用壽命，降低加工工件的表面粗糙度，提高工件的質(zhì)量。

4.2增大刀具的前角

隨著刀具前角的增大，切削變形量逐漸減少，切削力也就隨之減小，切削力減小使切削溫度也降低了，破壞了形成積削瘤的有利條件，從而避免形成積削瘤。

4.3選擇合適的切削速度

采用高速切削或低速切削，避開容易形成積削瘤的切削速度，可有效的防止積削瘤形成。

4.4減小切削厚度

隨著切削厚度的減少，切削力也逐漸減小，切削溫度降低，不易形成積削瘤。

4.5對工件材料在粗加工過后進行熱處理

對工件材料粗加工后進行熱處理，提高工件材料的硬度值，材料的塑性減小，從而避免了形成積削瘤的條件。

4.6應(yīng)用抗粘性好的切削液

切削液可減少摩擦熱，大大降低了切削溫度，杜絕積削瘤的形成。例如選用含硫、氯的極壓切削液，可以很好地避免積削瘤產(chǎn)生。