刘斌 金鑫 周畅 巴和平
(沈阳远大压缩机股份有限公司,辽宁沈阳 110027)
积屑瘤形成的原因及消除措施
刘斌 金鑫 周畅 巴和平
(沈阳远大压缩机股份有限公司,辽宁沈阳 110027)
分析积屑瘤形成的原因及消除积屑瘤的措施。
积屑瘤 原因 措施
切削加工是机械加工过程中最常用的一种方法、而切削过程中因为积屑瘤的形成而造成零件损伤，甚至报废的情况时有发生，分析积屑瘤的形成原因及如何避免形成积屑瘤，对提高产品零件质量，降低废品率有很重要的作用。
1 积屑瘤的形成原因
在机械加工过程中，特别是车床切削零件时，由于金属的挤压变形和强烈的摩擦，使切屑与车刀前面产生很大的压力(2000Mpa-3000Mpa)和很高的温度(200℃-600℃以上)。当温度和压力条件适当时，切削与车刀前面产生非常大的摩擦力，当摩擦力超过切屑内部的结合力时，切削底层的一部分金属就“冷焊”在前面靠近切屑刃的附近，形成“积屑瘤”。尤其是加工铝、铜类有色金属材料时，因为此类有色金属的抗拉强度较低(即金属内部的结合力较小)，加工时更容易形成积屑瘤。
2 影响积屑瘤的主要因素
(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。随着切削速度和切削温度提高，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。
(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。
3 积屑瘤对切削加工的影响
(1)积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进行切削，有助于保护切屑刃和前面磨损的作用。但积屑瘤脱落时的碎片经刀具与工件接触时会造成刀具后面的磨损。
(2)由于积屑瘤的形成增大了刀具的实际前角，减小了切削的变形，降低了切削力，所以积屑瘤对粗加工是有利的。
(3)积屑瘤在工件表面划出沟痕，其碎片会粘结或嵌入工件表面，形成硬质点，影响工件的加工精度和表面质量。
所以，积屑瘤对工件的精加工是非常有害的，往往因为刀具上形成了积屑瘤使工件彻底报废。
4 防止积屑瘤形成的措施
积屑瘤总的说是害大于利。故在切削过程中，应尽量避免积屑瘤形成，具体措施如下：
(1)减少车刀前面的粗糙值。车刀用砂轮磨后要用油石精磨，对刀具的前面、后面、前角、刃倾角、主偏角与副偏角、刀尖圆弧等仔细精磨，不但可防止积屑瘤的形成，又可提高刀具的使用寿命，减低工件的表面粗糙度。
(2)增大车刀的前角。适当的增大车刀前角，前角增大，切削变形量减小，切削力也随之减小，切削温度也变小，不易形成积屑瘤。
(3)减小切削厚度。切削厚度减小，切削力也随之减小，不易形成积屑瘤。
(4)改变切削速度。采用高速切削或低速切削，避开容易形成积屑瘤的切削速度。
(5)采用抗粘性能好的切削液。例如：选用含硫、氯的极压切削液，减少摩擦热，大大降低切削温度，杜绝积屑瘤的形成。
(6)对于工件材料进行适当的热处理。提高其材料硬度、减小塑性，也能避开形成积屑瘤的条件，不易产生积屑瘤。
