论文部分内容阅读
摘 要：在切削加工中，积屑瘤的出现不仅会增大已加工零件的表面粗糙度，还会进一步恶化已加工零件的表面质量，使加工零件的尺寸发生变化且不易受到控制。所以，要想有效提高机械产品的整体质量与整体性能，就必须做好积屑瘤的分析与研究，清楚地掌握积屑瘤的形成原因，进而做好积屑瘤的预防工作，从而为防止积屑瘤的产生、更好地提高机械加工产品质量做有益的铺垫。
关键词：切削加工 积屑瘤 成因 预防措施
中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0072-02
切削塑性金属材料时，在切削速度不高且又能形成带状切屑的情况下，往往会在切削刃口附近粘结一块剖面层三角状或鼻状的金属块，它包围在切削刃且覆盖部分前面，我们将其称之为积屑瘤。而事实证明，积屑瘤的硬度大大高于加工零件材料的硬度，且不易被除去，因此，在零件加工过程中，会给加工零件的表面质量造成进一步的恶化。所以，如何做好积屑瘤的预防工作则具有十分重要的现实意义。以下笔者结合个人实践工作经验与相关参考文献，就切削加工中积屑瘤的成因进行了粗浅分析与探讨，并提出预防措施，以供参考。
1 积屑瘤的成因
在切削塑性金属的过程中，如若我们能够将切削的实际速度始终控制在一定范围之内的话，那么一方面，会使得刀具的前刀面与新产生的切屑底层金属之间形成相互挤压与摩擦，进而致使刀具的前刀面存在的氧化膜以及吸附膜被破坏，从而致使切屑底层的金属与刀具的前刀面实际接触面积变得越来越大，从而为形成积屑瘤提供必要条件。而在另一方面，会使切削底层金属与切削温度产生滞流层作用，使得切削上层金属与切削底层金属发生滑移问题，并且随着不断增加的切削时间，切削的温度也被不断地升高，刀具与切屑的摩擦力也会不断加剧，不断加强压力作用，而一旦滞流层停止了流动，那么势必会与刀具的前刀面发生粘结，并且在不断推动的后继切屑作用下，切屑上层金属与切屑底层金属之间发生脱离，为积屑瘤的产生预留下了重要的空间。尤其是新滞流层还与刀具前刀面发生粘结，产生加工硬化，长此以往势必会形成积屑瘤，基本形式如图1所示。
可以说积屑瘤的整个产生、成长、脱落的过程，是在短时间内形成的，并且会在整个切削的过程中周而复始地不断出现。而积屑瘤又拥有着极高的硬度，是一般被加工材料的两倍到3倍之间。因此，当相对稳定时，积屑瘤覆盖在切削刃上，还可以起到保护刀具，降低磨损的重要作用。但是一旦处于不稳定状态下时，积屑瘤的碎片就会嵌入工件表面，给工件表面造成硬质点，并且会进一步加剧对刀具的磨损程度。
2 积屑瘤在切削中产生的影响
第一，切削刃和前刀面会被屑瘤包盖住一部分，因此，在切削的整个过程之中，也代替了切削刃和前刀面进行了切削作业，进而起到了保护切削刃以及前刀面的重要作用。但是，由于积屑瘤的稳定性极差会随着切削加工而不断变化。所以，一旦刀具上的积屑瘤被迫脱离，那么刀具表面也会由于焊结作用被带走一部分，从而加剧刀具的磨损情况。
第二，刀具前角会随着积屑瘤的不断增大而相应发生变化，尤其是当积屑瘤足够大且刀具前角达到30°左右，那么切削力势必会被不断降低。同时，积屑瘤前端也会伸出切削刃之外，增大切削厚度，进而影响机械加工尺寸的精确度，如图2所示。
而正是由于上述因素使得在整个切削过程之中积屑瘤极为不稳定，时而生、时而灭。所以，在机械零件的加工过程中尺寸不仅不易控制，且极易在加工零件的表面之上粘结积屑瘤碎片，加大零件表面的粗糙程序。
3 积屑瘤增大了零件表面的粗糙度并对机械产品性能造成影响
第一，积屑瘤的出现极大地加剧了加工零件表面的粗糙程度，从而对机械产品的实际要求精确程度带来了巨大的恶劣影响。这是因为机械产品都是由各个零部件进行组合装配的，因此，其在整个组合装配过程之中，各个零部件表面如若加工过于粗糙，那么无论是间隙配合、过渡配合，还是过盈配合都会对他们的实际配合性质产生巨大的影响，进而大大降低机械产品的精确度。如：在间隙配合上，由于零件表面的粗糙程度被积屑瘤大大加剧了，所以在初期磨损阶段势必会改变配合间隙的性质，从而使机械在进入正常的工作状态以后就会逐渐出现漏油、漏气、振动、噪声等诸多的不良问题，使得机械设备无法进行正常运转。而过盈配合则是配合表面的凸峰在相互挤压的情况下，实际有效的过盈被不断地减少，致使配合表面的结合强度不断降低，进而机械产品的整体精确受到严重影响。
第二，积屑瘤的出现使得零部件表面的粗糙度极具加大，影响了加工零件的实际耐磨性能。而也正因如此，我们能够清楚地看到，摩擦面的材料、润滑条件等因素与零件的耐磨性能有着直接的关系，而在不改变基础条件的大背景下，表面粗糙度会对摩擦面的磨损产生巨大的影响。而一旦两个接触表面都过于粗糙，那么势必会先接触到一些凸峰的顶部，进而导致理论接触面积大于实际的接触面积，实际承受压强也被不断增大，进一步加剧磨损情况，影响机械产品的整体质量。
4 预防切削加工中积屑瘤产生的具体措施
通过上文的分析可以看到，要想形成积屑瘤必须要满足两个条件。也正因如此，应该从两个条件入手，对积屑瘤的产生进行预防。
4.1 做好切削加工时切削速度、切削温度的控制
积屑瘤的产生直接受到切屑速度、切削温度的影响。所以，选择适合的切削速度与切削温度就能够有效预防切屑瘤的产生，从而更好地提高机械加工质量。正如图3所示，在进行低速切削时vc≤3 m/min，切削的温度较低；在进行高速切削时vc≥60 m/min，相比之下切削温度则较高。而在这两种情况之下，刀具与切削之间的摩擦力较小，所以也不易发生粘结，就不会形成积屑瘤。而当切削速度在二者之间为中速时vc=20 m/min，则刀具与切屑之间存在较大的摩擦力，极易产生积屑瘤。也正因如此，在切削加工过程中，我们应该有效规避能够产生积屑瘤的切削速度，将切削速度调整至较高或较低的程度。 而当切削温度在300 ℃以下时，不易产生积屑瘤；当切削温度在500 ℃以上时，工件材料的剪切强度较低，切削底层金属极易软化，因此，也不易产生积屑瘤；当切削温度在350 ℃到400 ℃之间时，极易产生积屑瘤。所以，在切削过程中，要注意切屑与前刀面摩擦所产生的温度，做好温度区间的控制。
4.2 做好进给量和刀具前角的控制
通过分析可以看到，当加大进给量时，切削厚度会被不断增大，切削温度会被不断提升，而伴随着刀具与切屑接触时间的不断越长，积屑瘤的高度也势必会不断越高。所以，选择合理的切削速度与进给量对有效防止积屑瘤的形成有着至关重要的作用。而通过实例分析，研究人员能够认识到，当前角大于35°时积屑瘤是不会产生的。
5 结语
综上所述，笔者通过对切削加工过程中积屑瘤的产生进行了粗浅分析，也使人们更加清楚地认识到，要想形成积屑瘤，就必须满足两个条件：第一是切削与刀具的前刀面的冷旱面积足够大；第二则是积屑瘤的加工硬化强度足够，只有拥有上述两个条件，才能够代替刀具进行切割。所以，在切削过程中要想有效防止积屑瘤的出现，在实际工作之中必须要选择拥有优异润滑性能的切削液，进而起到降低切削温度的目的，并且进一步减少切削与刀具之间的冷焊面积。同时，还可以采取提高零件加工切削速度的方法，提高切削温度，进而降低切削底层金属的屈服强度，以此从切削根本上控制积屑瘤的产生，从而制作出更多、更好的、满足用户需求的高质量零件。
参考文献
[1] 郑文虎，齐海生.积屑瘤对精加工的影响[J].机械工人.冷加工，2006（4）：43-44.
[2] 刘强.关于工件加工中积屑瘤形成的原因分析[J].湖南农机，2014（6）：58-59.
[3] 李凤初.机械加工中有关积屑瘤的探讨[J].湖南农机，2013
（5）：114-115.
[4] 鞠海华.车削加工中的积屑瘤控制[J].机床与液压，2012
（10）：164-166.
[5] 方科喜.浅谈积屑瘤对加工精度的影响[J].机电元件，2012
（4）：36-38.
[6] 尚建军.切削中防止积屑瘤产生的几种措施[J].杨凌职业技术学院学报，2012（3）：51-52.
关键词：切削加工 积屑瘤 成因 预防措施
中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0072-02
切削塑性金属材料时，在切削速度不高且又能形成带状切屑的情况下，往往会在切削刃口附近粘结一块剖面层三角状或鼻状的金属块，它包围在切削刃且覆盖部分前面，我们将其称之为积屑瘤。而事实证明，积屑瘤的硬度大大高于加工零件材料的硬度，且不易被除去，因此，在零件加工过程中，会给加工零件的表面质量造成进一步的恶化。所以，如何做好积屑瘤的预防工作则具有十分重要的现实意义。以下笔者结合个人实践工作经验与相关参考文献，就切削加工中积屑瘤的成因进行了粗浅分析与探讨，并提出预防措施，以供参考。
1 积屑瘤的成因
在切削塑性金属的过程中，如若我们能够将切削的实际速度始终控制在一定范围之内的话，那么一方面，会使得刀具的前刀面与新产生的切屑底层金属之间形成相互挤压与摩擦，进而致使刀具的前刀面存在的氧化膜以及吸附膜被破坏，从而致使切屑底层的金属与刀具的前刀面实际接触面积变得越来越大，从而为形成积屑瘤提供必要条件。而在另一方面，会使切削底层金属与切削温度产生滞流层作用，使得切削上层金属与切削底层金属发生滑移问题，并且随着不断增加的切削时间，切削的温度也被不断地升高，刀具与切屑的摩擦力也会不断加剧，不断加强压力作用，而一旦滞流层停止了流动，那么势必会与刀具的前刀面发生粘结，并且在不断推动的后继切屑作用下，切屑上层金属与切屑底层金属之间发生脱离，为积屑瘤的产生预留下了重要的空间。尤其是新滞流层还与刀具前刀面发生粘结，产生加工硬化，长此以往势必会形成积屑瘤，基本形式如图1所示。
可以说积屑瘤的整个产生、成长、脱落的过程，是在短时间内形成的，并且会在整个切削的过程中周而复始地不断出现。而积屑瘤又拥有着极高的硬度，是一般被加工材料的两倍到3倍之间。因此，当相对稳定时，积屑瘤覆盖在切削刃上，还可以起到保护刀具，降低磨损的重要作用。但是一旦处于不稳定状态下时，积屑瘤的碎片就会嵌入工件表面，给工件表面造成硬质点，并且会进一步加剧对刀具的磨损程度。
2 积屑瘤在切削中产生的影响
第一，切削刃和前刀面会被屑瘤包盖住一部分，因此，在切削的整个过程之中，也代替了切削刃和前刀面进行了切削作业，进而起到了保护切削刃以及前刀面的重要作用。但是，由于积屑瘤的稳定性极差会随着切削加工而不断变化。所以，一旦刀具上的积屑瘤被迫脱离，那么刀具表面也会由于焊结作用被带走一部分，从而加剧刀具的磨损情况。
第二，刀具前角会随着积屑瘤的不断增大而相应发生变化，尤其是当积屑瘤足够大且刀具前角达到30°左右，那么切削力势必会被不断降低。同时，积屑瘤前端也会伸出切削刃之外，增大切削厚度，进而影响机械加工尺寸的精确度，如图2所示。
而正是由于上述因素使得在整个切削过程之中积屑瘤极为不稳定，时而生、时而灭。所以，在机械零件的加工过程中尺寸不仅不易控制，且极易在加工零件的表面之上粘结积屑瘤碎片，加大零件表面的粗糙程序。
3 积屑瘤增大了零件表面的粗糙度并对机械产品性能造成影响
第一，积屑瘤的出现极大地加剧了加工零件表面的粗糙程度，从而对机械产品的实际要求精确程度带来了巨大的恶劣影响。这是因为机械产品都是由各个零部件进行组合装配的，因此，其在整个组合装配过程之中，各个零部件表面如若加工过于粗糙，那么无论是间隙配合、过渡配合，还是过盈配合都会对他们的实际配合性质产生巨大的影响，进而大大降低机械产品的精确度。如：在间隙配合上，由于零件表面的粗糙程度被积屑瘤大大加剧了，所以在初期磨损阶段势必会改变配合间隙的性质，从而使机械在进入正常的工作状态以后就会逐渐出现漏油、漏气、振动、噪声等诸多的不良问题，使得机械设备无法进行正常运转。而过盈配合则是配合表面的凸峰在相互挤压的情况下，实际有效的过盈被不断地减少，致使配合表面的结合强度不断降低，进而机械产品的整体精确受到严重影响。
第二，积屑瘤的出现使得零部件表面的粗糙度极具加大，影响了加工零件的实际耐磨性能。而也正因如此，我们能够清楚地看到，摩擦面的材料、润滑条件等因素与零件的耐磨性能有着直接的关系，而在不改变基础条件的大背景下，表面粗糙度会对摩擦面的磨损产生巨大的影响。而一旦两个接触表面都过于粗糙，那么势必会先接触到一些凸峰的顶部，进而导致理论接触面积大于实际的接触面积，实际承受压强也被不断增大，进一步加剧磨损情况，影响机械产品的整体质量。
4 预防切削加工中积屑瘤产生的具体措施
通过上文的分析可以看到，要想形成积屑瘤必须要满足两个条件。也正因如此，应该从两个条件入手，对积屑瘤的产生进行预防。
4.1 做好切削加工时切削速度、切削温度的控制
积屑瘤的产生直接受到切屑速度、切削温度的影响。所以，选择适合的切削速度与切削温度就能够有效预防切屑瘤的产生，从而更好地提高机械加工质量。正如图3所示，在进行低速切削时vc≤3 m/min，切削的温度较低；在进行高速切削时vc≥60 m/min，相比之下切削温度则较高。而在这两种情况之下，刀具与切削之间的摩擦力较小，所以也不易发生粘结，就不会形成积屑瘤。而当切削速度在二者之间为中速时vc=20 m/min，则刀具与切屑之间存在较大的摩擦力，极易产生积屑瘤。也正因如此，在切削加工过程中，我们应该有效规避能够产生积屑瘤的切削速度，将切削速度调整至较高或较低的程度。 而当切削温度在300 ℃以下时，不易产生积屑瘤；当切削温度在500 ℃以上时，工件材料的剪切强度较低，切削底层金属极易软化，因此，也不易产生积屑瘤；当切削温度在350 ℃到400 ℃之间时，极易产生积屑瘤。所以，在切削过程中，要注意切屑与前刀面摩擦所产生的温度，做好温度区间的控制。
4.2 做好进给量和刀具前角的控制
通过分析可以看到，当加大进给量时，切削厚度会被不断增大，切削温度会被不断提升，而伴随着刀具与切屑接触时间的不断越长，积屑瘤的高度也势必会不断越高。所以，选择合理的切削速度与进给量对有效防止积屑瘤的形成有着至关重要的作用。而通过实例分析，研究人员能够认识到，当前角大于35°时积屑瘤是不会产生的。
5 结语
综上所述，笔者通过对切削加工过程中积屑瘤的产生进行了粗浅分析，也使人们更加清楚地认识到，要想形成积屑瘤，就必须满足两个条件：第一是切削与刀具的前刀面的冷旱面积足够大；第二则是积屑瘤的加工硬化强度足够，只有拥有上述两个条件，才能够代替刀具进行切割。所以，在切削过程中要想有效防止积屑瘤的出现，在实际工作之中必须要选择拥有优异润滑性能的切削液，进而起到降低切削温度的目的，并且进一步减少切削与刀具之间的冷焊面积。同时，还可以采取提高零件加工切削速度的方法，提高切削温度，进而降低切削底层金属的屈服强度，以此从切削根本上控制积屑瘤的产生，从而制作出更多、更好的、满足用户需求的高质量零件。
参考文献
[1] 郑文虎，齐海生.积屑瘤对精加工的影响[J].机械工人.冷加工，2006（4）：43-44.
[2] 刘强.关于工件加工中积屑瘤形成的原因分析[J].湖南农机，2014（6）：58-59.
[3] 李凤初.机械加工中有关积屑瘤的探讨[J].湖南农机，2013
（5）：114-115.
[4] 鞠海华.车削加工中的积屑瘤控制[J].机床与液压，2012
（10）：164-166.
[5] 方科喜.浅谈积屑瘤对加工精度的影响[J].机电元件，2012
（4）：36-38.
[6] 尚建军.切削中防止积屑瘤产生的几种措施[J].杨凌职业技术学院学报，2012（3）：51-52.