积屑瘤对精加工表面粗糙度产生的影响

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　　一、前言

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　　在常切削过程中，用中等或低的切削速度切削钢、铝或其他塑性金属时，会发现一小块金属牢固地粘附住所用刀具的前刀面上，这一小块金属就是积屑瘤，如图1所示。积屑瘤是被切金属在切削区的高压和大摩擦力作用下与刀具刃口附近的前刀面上粘结形成的。这块金属受到加工硬化的影响，其硬度可比基体高2～3倍，因此可以代替刀刃切削。积屑瘤在切削过程中是不稳定的。它开始生长到达一定高度以后，发生脆裂，被工件和积屑带走而消失，以后又开始生长，从小到大，又破碎消失，周而复始地循环。由于它时现时失、时大时小，使工件表面呈高低不平，使粗糙度增大和工件尺寸精度降低。还由于它的生长与消失，改变着刀具前角，影响着刀具在切削过程中的挤压、摩擦和切削能力，造成工件表面硬度不均匀，还会引起切削过程振动，加快刀具磨损、因此，在精加工时应采取措施，避免产生积屑瘤。但是，当刀具有负例棱时，在切削过趁耕种积屑瘤比较稳定，可以代替刀刃切削。由于它长大以后使刀具工作前角增大，使切削力降低。所以，在粗加工时，允许具有积屑瘤。

　　二、影响积屑瘤的主要因素

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　　由于积屑瘤是在很大的压力、强烈摩擦和剧烈的金属变形的条件下产生的。因而，切削条件也必然通过这些作用而影响积屑瘤的产生、长大与消失。

　　1、工件材料。当工件材料的硬度低、塑性大时，切削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数(大于1)和接触区长度比较大。在这种条件下，易产生积屑瘤。当工件塑性小、硬度较高时，积屑瘤产生的可能性和积屑瘤的高度也减小，如淬火钢。切削脆性材料是产生积屑瘤的可能更小。

　　2、刀具前角。刀具前角增大，可以减小切屑的变形、切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热，可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。据有关资料介绍，刀具前角γ0≥40时，积屑瘤产生的可能就小。

　　3、切削速度。切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。当刀具没有负倒棱时，在极低的切削速度条件下，不产生积屑瘤。以中碳钢为例，切削速度Vc<2m/min时，不产生积屑瘤。当Vc>2m/min～30m/min时，积屑瘤从生产到生长到最大。也即是说，切削温度为300℃左右时，切屑与刀具间的摩擦系数最大，积屑瘤达到最高高度。随着切削速度相应的切削温度提高，积屑瘤的高度逐渐减小。高速切削时(Vc> 120m/min)，由于切削温度很高(800℃以上)，切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消灭。所以我们日常精加工时，为了达到较低的已加工表面粗糙度的办法是采用在刀具耐热性允许范围内的高速切削，或采用低速(Vc<5m/min)切削，以防止积屑瘤的产生，提高已加工表面的质量。

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　　4、切削厚度。切塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增加生成积屑瘤的可能性。所以，在精加工时除选取较大的刀具前角，在避免积屑瘤的产生切削速度范围内切削外，应采用减小进给量或刀具主偏角来减小切削厚度。

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