理论教育 有效卷屑槽和断屑措施的优化方案

有效卷屑槽和断屑措施的优化方案

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:控制切屑的主要措施1.开设卷屑槽在车刀前面主切削刃附近开设卷屑槽是控制切屑的有效措施。增大反屑角,可使切屑的弯曲半径减小,弯曲变形和弯曲应力增大,从而切屑容易折断。卷屑槽侧边与主切削刃之间的夹角称为卷屑槽斜角,它影响切屑的流向和槽形。3)增大背吃刀量,可引起切屑前后两端变形和弯曲程度的差异,从而降低切屑的韧性,对断屑有利。总之,车刀角度和卷屑槽应与切削用量相匹配协调,才能取得理想的断屑效果。

有效卷屑槽和断屑措施的优化方案

在连续切削塑性较大的金属材料时,很容易产生带状切屑,它会无序地缠绕在工件上或刀具上,既影响工件的表面质量和切削效率,又危及操作者的安全。为此,采取各种有效措施,以控制切屑的形态和流向,达到切屑定向折断排出的目的。

控制切屑的主要措施

1.开设卷屑槽

在车刀前面主切削刃附近开设卷屑槽是控制切屑的有效措施。

(1)卷屑槽的形状 卷屑槽的形状有直线圆弧形、折线形和全圆弧形几种,如图5-14所示。

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图5-14 卷屑槽的形状

a)直线圆弧形 b)折线形 c)圆弧形

1)直线圆弧形。前端面为直线,与圆弧形反屑面相切。

2)折线形。前端面为直线,反屑面也呈直线,并用小圆弧连接。

3)全圆弧形。前端面与反屑面均由同一半径的圆弧面组成。

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图5-15 卷屑槽的刀尖强度比较

卷屑槽的前端面形成车刀的前角γ0,起着重要的切削作用;反屑面则控制切屑的形状、流向、卷曲或折断。直线圆弧形和折线形卷屑槽适用于加工碳素钢、合金钢和工具钢等;全圆弧形卷屑槽则适用于加工纯铜、不锈钢等塑性材料。全圆弧形卷屑槽的特点是刀尖强度较好。如图5-15所示的状况,当前角均为γ0=20°时,折线型卷屑槽的槽深为h1,而全圆弧形卷屑槽的深度只有h2,所以它比折线形卷屑槽的强度高。

(2)卷屑槽几何参数的选择原则 卷屑槽的主要几何参数有宽度、反屑角和卷屑槽斜角。

1)宽度LBn。卷屑槽宽度越小,切屑的卷曲半径越小,弯曲应力越大,切屑越容易折断。但是宽度选的过小,会使卷屑槽容屑的空间减小,会造成切屑堵塞而导致崩刃或切屑飞溅等不良现象。所以,应在保证断屑的前提下,选取较大的卷屑槽宽度。

通常,卷屑槽宽度LBn应根据切削层公称厚度hD选择,即

LBn=(10~13)hD

2)反屑角σ。反屑角是由反屑面末端切线与前角形成的夹角。增大反屑角,可使切屑的弯曲半径减小,弯曲变形和弯曲应力增大,从而切屑容易折断。但过大的反屑角,则切屑容易堵塞,排屑不畅,使切削力增大和切削温度升高。通常,反屑角的参考值按槽形选择:直线圆弧形σ=40°~50°,折线形σ=60°~70°,全圆弧形σ=30°~40°。在实践中,还应根据工件材料、切削用量等因素,并经试切后确定。

槽形的圆弧半径Rn的大小也影响卷屑效果,一般取Rn=(0.4~0.7)LBn

3)卷屑槽斜角τ。卷屑槽侧边与主切削刃之间的夹角称为卷屑槽斜角,它影响切屑的流向和槽形。根据斜角的走向,卷屑槽又分为平行式、外斜式和内斜式三种,如图5-16所示。

平行式卷屑槽的特点是卷屑槽的宽度和深度前后平行相等,切屑呈直筒状态,在碰到工件的过渡表面时折断。多在大背吃刀量切削时采用。(www.daowen.com)

外斜式卷屑槽的宽度和深度是前宽后窄、前深后浅。在卷屑槽切削直径较大的部位时,槽窄而浅,由于切削速度较高,切屑从前面流出时,先碰反屑面,并以较小的弯曲半径弯曲;而切削直径较小、切削速度较低时,卷屑槽前端槽宽而深,切屑则后碰反屑面,并形成较大的弯曲半径。切屑两端不同程度的变形,使切屑流向切削表面,与其相碰后折断,形成C形切屑。

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图5-16 卷屑槽斜角

a)外斜式 b)平行式 c)内斜式

外斜式卷屑槽切屑变形大,断屑效果较好。一般在切削中碳钢时,卷屑槽斜角取τ=8°~10°;在切削合金钢时取τ=10°~15°。

内斜式卷屑槽的宽度和深度是前窄后宽、前浅后深。因此在切削速度较低的刀尖附近时,切屑以较小的弯曲半径先碰反屑面,并在逐渐加深的槽底斜面作用下,使切屑形成连续有序的长紧卷屑,卷曲到一定长度后靠自身的质量甩断。

内斜式卷屑槽一般取τ=8°~10°。由于切屑远离工件流出,多用于半精车或精车的场合。

2.车刀角度的影响

在切削用量不变的情况下,车刀的主偏角κr和刃倾角对断屑的影响较为明显。

1)增大主偏角,使切削层变厚,切屑内外层的变形程度有明显的差异,从而引起切屑卷曲变形,而易于折断。

2)由于刃倾角可控制切屑的流向,当刃倾角为负值时,切屑流向已加工表面或过渡表面,形成“C”字形或“6”字形切屑;当刃倾角为正值时,切屑流向待加工表面或与后刀面相碰,形成“C”字形或管状切屑有序排出。

3)减小前角,或在主切削刃上磨出倒棱,也可加大切削变形,使切屑厚度增大,易于折断。

3.切削用量的影响

一把刃磨和装夹都符合要求的车刀,如果改变切削用量,切削变形的程度会发生变化,因而会产生不同形式的切屑,从而影响断屑效果。切削用量对断屑影响最大的是进给量f,其次是切削速度vc和背吃刀量ap

1)加大进给量,切削层变厚,增大了切削变形,降低了切屑的韧性,则容易折断。所以当车床额定功率受到限制时,可减小背吃刀量,加大进给量。

2)提高切削速度,产生的切削热使切屑变软而不易折断。所以,一般可适当降低切削速度,而相应地加大进给量和背吃刀量,并不影响切削效率。

3)增大背吃刀量,可引起切屑前后两端变形和弯曲程度的差异,从而降低切屑的韧性,对断屑有利。

总之,车刀角度和卷屑槽应与切削用量相匹配协调,才能取得理想的断屑效果。

必要时可在车刀前面的适当位置,设置挡屑板等断屑装置,强制切屑折断。

切屑除了折断排出外,在某些场合,比如在车削深孔时,由于受到工艺系统刚度的限制而不易断屑时,也可采取有序排屑的方法,使切屑按预定的方向排出,将在后面介绍。

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