產(chǎn)生積屑瘤的利弊

郭明利

在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，對(duì)鋼、鋁合金和銅等塑料性材料的車、鉆、鉸和攻螺紋加工中，經(jīng)常會(huì)看到一種現(xiàn)象，即在刀具前面會(huì)粘結(jié)一些工件的材料，最后形成一個(gè)硬度很高的楔塊。這個(gè)楔塊稱之為積屑瘤，也可稱刀瘤。積屑瘤在切削過程中并不穩(wěn)定，時(shí)大時(shí)小，時(shí)生時(shí)滅，常常伴有振動(dòng)出現(xiàn)，對(duì)工件加工精度的影響很大。如何控制和利用積屑瘤的產(chǎn)生，對(duì)初學(xué)者來說，會(huì)感到難以處理。下面筆者就這一問題，進(jìn)行粗淺的探討，以期對(duì)初學(xué)者有所幫助。

一、積屑瘤形成的條件

目前，關(guān)于積屑瘤的形成有許多解釋，通常認(rèn)為是由于切屑在前刀面上粘結(jié)造成的。切屑流出時(shí)，因受到刀具前面的擠壓和摩擦作用，此外切屑面還具有很高的壓力和高的溫度，底層會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重塑性變形。因此，刀屑面的摩擦不同于一般金屬接觸面間的摩擦。由于溫度和高壓的作用，切削底部流速要比切削的上層緩慢，從而在底部形成了一個(gè)‘滯流層。當(dāng)接觸面接近切削處的壓力，且溫度達(dá)到一定程度時(shí)，滯流層會(huì)因流速為零而被剪斷粘結(jié)在前刀面上。

二、產(chǎn)生積屑瘤的利弊

大量的實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)，積屑瘤的金相組織與工件母體材料相比未發(fā)生相變，而是受了強(qiáng)烈的塑性變形的被切材料的堆積物。變形后切屑的硬度大幅度提高，由它代替了刀刃切削，并繼續(xù)剪切軟的金屬層，依次層層堆積，高度逐漸增加。而長高的積屑瘤，在外力或振動(dòng)的作用下，可能發(fā)生局部斷裂或脫落現(xiàn)象。所以積屑瘤的產(chǎn)生、成長和脫落過程是周期重復(fù)地進(jìn)行的，因而會(huì)造成切削時(shí)的振動(dòng)。由于其硬度高于工件材料，在加工中它代替刀刃切削，起到了保護(hù)刀刃的作用：同時(shí)也增大了刀具的實(shí)際前角，使切削變得輕快，減小了切削變形，這是它的積極作用。但由積屑瘤形成的圓弧刃口對(duì)工件產(chǎn)生擠壓和過切現(xiàn)象，會(huì)使加工精度降低；同時(shí)積屑瘤脫落后粘附在已加工的表面上，會(huì)使表面粗糙度值增大，形成毛刺、亮斑。所以，在粗加工階段，積屑瘤是允許存在的；但在精加工階段，則應(yīng)盡量避免其產(chǎn)生。

三、在生產(chǎn)中抑制和消除積屑瘤的措施

1、采用低速或高速切削

積屑瘤的形成主要決定于刀屑面內(nèi)的壓力和溫度，而切削速度是影響切削溫度的主要因素，因此合理選擇切削速度是避免積屑瘤產(chǎn)生的有效措施。以加工45鋼為例，實(shí)際操作中多選擇低速(v<3m，min)和較高速度(v>70m／min)，這時(shí)摩擦系數(shù)較小，粘結(jié)不宜產(chǎn)生，故一般不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤：而在中等切削速度(v=15～30m／min)下，產(chǎn)生的積屑瘤最大。因此，生產(chǎn)中常選用低速精車外團(tuán)、攻螺紋、鉸孔等，以有效避免產(chǎn)生積屑瘤。此外，由于高性能刀具材料(如陶瓷)的應(yīng)用和加工設(shè)備的改進(jìn)提高(如數(shù)控機(jī)床)，可采用高速切削，既不受積屑瘤的影響，又可獲得較小的表面粗糙度值，而且能提高生產(chǎn)效率。這一點(diǎn)對(duì)指導(dǎo)學(xué)生掌握技能技巧、理論聯(lián)系實(shí)際有很大的幫助，使之容易理解和接受，能達(dá)到事半功倍的效果。

2、減小加工材料的切削變形

加工材料的機(jī)械性能不同，切削變心程度也不同。工件材料塑性越大(如低碳鋼、低合金鋼)，切削時(shí)變形越大，刀與屑面問的摩擦系數(shù)和接觸長度就越大，此時(shí)最易產(chǎn)生積屑瘤，加工硬化也較嚴(yán)重。在生產(chǎn)中為了減小塑性變形，常選用較大前角的刀具來切削加工，這樣才不易產(chǎn)生積屑瘤。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)前角達(dá)到40°～45°時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。

除此以外，減小進(jìn)給量、提高刀具刃磨質(zhì)量、合理選用切削液，這些都是在生產(chǎn)中經(jīng)常采取的避免積屑瘤產(chǎn)生的有效措施。

(作者單位：河南省焦作市高級(jí)技工學(xué)校)