李海花

【摘 要】在现代金属加工中，切断是其中不可或缺的一部分，影响切断质量的因素有很多，本文着重从被切工件的材料，机床性能和切断刀的安装三方面下手，指出不同的工件材料与刀具角度的关联，机床设备与切削参数、硬质合金刀片的牌号、断屑器和切削刃型式的关联，以及切削刃安装高度如何确定，通过这些细致分析，对顺利完成切断有非常好的指导意义。

【关键词】切断 影响 因素

1 前言

在现代金属加工中，在具有复杂棒料进给机构的自动化设备或最先进的CNC机床上可以进行切断加工。但如果切断刀片的硬质合金牌号选择不当，可能会导致停工、刀具损坏、刮削工件，甚至破坏机床。

为获得理想的切断效果，需要详细了解切断机理。其中的许多变量必须加以考虑：（1）工件材料和形状；（2）机床性能；（3）与零件中心轴线相关的切削刃；（4）刀片和断屑器的类型；（5）硬质合金牌号和涂层；（6）影响刀具寿命的其他切削条件。本文主要讨论前三个变量。

2 工件材料

第一类为要求使用锋利的正前角切削刃进行切削的材料。它包括高温合金、钛合金、铝材、塑料和其他非铁金属以及奥氏体不锈钢。锋利的切削刃能防止这些材料的工作硬化。例如，锋利的切削刃允许使用高的切削速度和进给量，并能整齐地切断硅铝合金而不会留下卷边。同样它也适合于大多数非金属材料（如塑料、尼龙和其他软的免于加工的材料）。

第二类为要求使用零前角或负前角切削刃进行切削的材料。它包括标准的碳钢、合金钢和铸铁。零前角或负前角可以增加切削刃的强度，并允许采用更大的进给速度以及防止断续切削时切削刃的破坏。对于大多数产生连续长切屑的材料，应采用这种零前角或负前角的刀具，它也是工业生产中最经常使用的类型。

第三类包括那些要求使用带断屑器的刀具进行加工的材料。这些材料在正常的切削速度和进给率条件下，将产生丝状的长切屑，如轴承工业中使用的52100#钢和其他高等级钢。当选择切断刀片时，刀片的几何角度可采用与车削甚至铣削用刀片相同的角度。通常如果用大正前角车削或铣削刀片加工一种材料，当进行切断操作时，可选择相同的几何角度。

3 机床性能

有效切断操作的关键是能够控制切削速度和进给率。两者正确的组合将延长刀具寿命，保持加工尺寸的稳定性以及有效控制切屑。所用的机床（其型式和特征）在很大程度上决定了使用者能在多大程度上控制切削参数。 当一把刀具以最低的进给速度正常工作时，这时可确定机床所能采用的最大转速。由于在自动化生产中，一些刀具在几个不同的位置同时进行切削，因此在加工中对切削速度和进给率几乎不能调节。例如，一支高速钢麻花钻或成形工具在其中的一个位置工作时，它的最优切削速度将决定所有别的刀具的切削速度，这个速度对于大多数硬质合金刀具来说太低。新型自动化设备允许操作者更多地控制进给速度。有些CNC型自动化设备几乎可对整个切削循环给予完全的控制。

被使用的机床将决定硬质合金刀片的牌号、断屑器和切削刃型式。对于传统的自动化设备来说，需要选择韧性较好的硬质合金牌号。低于正常切削速度的硬质合金刀具将在这些设备上进行试验。 超微细硬质合金牌号已大大改进了自动化设备用切断刀具的性能。它们既有与高速钢同样的强度，又具有与硬质合金同样好的耐磨性。

另外一种可进行切断操作的机床是CNC车床。它通常装备了以大批量生产为目的的棒料进给机构或类似的装置。这种机床有许多优点，其中最重要的就是在切削循环中，它能对切削速度和进给率实行完全的控制。这样就可使用切削速度高的硬质合金刀片高效地工作。但必须注意，切削速度和进给率应在制造商推荐的范围内。

CNC机床易于编程和改变以适应加工不同零件的需要。因此，它们是较短行程切断操作的优选类型，其良好的调节切削速度和进给率的能力也有助于控制切屑和增加刀具寿命的一致性。

4 正确的安装

当使用硬质合金进行切断操作时，正确安装刀具是非常重要的。如果切削刃和工件接触位置不正确，刀具可能崩刃或者损坏工件，有时甚至损坏机床。因此，在安装后尽早检查切断工具的切削条件是一个好的办法，这样做可有助于识别和防止严重的刀具失效。

切断中一个最普遍的问题就是切断刀具不垂直于工件或切削刃相对于工件中心轴线安装得太高或太低，它们对刀具寿命、切屑控制和是否能保持垂直和平稳的切断将产生较大的影响，也将导致在加工完的零件表面上留有凸、凹表面。如果这些问题非常严重，刀具将会失效。

为保证刀具垂直于工件，操作者应遵守一个简单的安装过程。首先仔细清洁锁紧区域并将切断工具安装在六角转塔上。然后用一指示表测量长度为100mm的行程上的刀具偏差，该偏差不应超过1mm。

依据经验检验刀具是否垂直的一个方法是检查产生的切屑。如果工件产生的切屑以长丝状流向一侧，这可能是刀具安装不正确。另一现象是切断刀片圆角处的提前磨损，这表明刀片的一面比另一面承受着更多的压力。

在切断刀具安装中，另外一个主要考虑的问题是切削刃相对于工件轴线的位置。刀片安装不正确将引起刀具提前磨损和突然失效、差的切屑形式、差的侧面粗糙度和振动。由于有时查明切削刃的实际位置很困难，因此这些问题将进一步恶化。

制造商设计的大多数硬质合金刀片，使用时需安装得略高于工件中心轴线。这个位置有利于使用焊接断屑器并保证刀片可靠地装夹在刀杆上。 当刀片安装得略高于中心时，切向力可以作用在更大的刀片面积上，这会增加刀具的强度并使刀片牢固地定位在刀槽中。 但是，如果刀片高于中心线太多，刀片后角将减小。致使后刀面上半部分与工件发生磨擦，因此在切削区将产生大量的热。反过来，这会引起刀片提前磨损和工件冷作硬化。这种情况最通常的标志是，在短期切削后刀片有过度的后刀面磨损。

低于中心线的刀片将产生更多的问题。当刀片低于中心线时，后角将增大，这使得很小的刀尖部分将承受全部的切削力，从而缩短刀具寿命和增加刀具突然失效的可能性，也会造成刀片不规则的偏离，甚至是刀片被拉出。为克服刀片拉出问题，许多切断刀具制造商正在采用由ISCAR公司在70年代早期提出的自动夹紧概念。这种方法不需要螺钉和杠杆来定位和夹紧刀片，它依靠旋转和刀具压力将刀片定位在楔形刀槽内。

5 结语

在切断过程中，工件材料、机床性能以及刀具的正确安装都对切削过程产生极大影响，因此，要综合考虑以上因素，避免由于对这三方面考虑不周而带来的不必要的生产问题。