积屑瘤的形成及对加工影响
在一定的切削速度和保持连续切削的情况下,加工塑性材料时,在刀具前刀面常常粘结一块剖面呈三角状的硬块,这块金属被称为积屑瘤。
积屑瘤的形成可以根据第二变形区的特点来解释。当金属切削层从终滑移面流出时,受到刀具前刀面的挤压和摩擦,切屑与刀具前刀面接触面温度升高,挤压力和温度达到一定的程度时,就产生粘结现象,也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层时,产生内摩擦,这时底层上面金属出现加工硬化,并与底层粘附在一起,逐渐长大,成为积屑瘤,如图2-9所示。
积屑瘤的产生与不但与材料的加工硬化有关,而且也与刀刃前区的温度和压力有关。一般材料的加工硬化性越强,越容易产生积屑瘤;温度与压力太低不会产生积屑瘤,温度太高也不会产生积屑瘤。与温度相对应,切削速度太低不会产生积屑瘤,切削速度太高,积屑瘤也不会发生,因为切削速度对切削温度有较大的影响。
积屑瘤硬度很高,是工件材料硬度的2~3倍,能同刀具一样对金属进行切削。它对金属切削过程会产生如下影响。
(1)实际刀具前角增大 刀具前角γo指刀面与基面之间的夹角,其概念将在后节详细论述。如图所示,由于积屑瘤的粘附,刀具前角增大了一个γb角度,如把切屑瘤看成是刀具一部分的话,无疑实际刀具前角增大,现为γo+γb。
刀具前角增大可减小切削力,对切削过程有积极的作用。而且,切削瘤的高度Hb 越大,实际刀具前角也越大,切削更容易。
(2)实际切削厚度增大 由图2-9可以看出,当切削瘤存在时,实际的金属切削层厚度比无切削瘤时增加了一个△hD,显然,这对工件切削尺寸的控制是不利的。值得注意的是,
这个厚度△hD的增加并不是固定的,因为切削瘤在不停变化,它是一个产生,长大,最后脱落的周期性变化过程,这样可能在加工中产生振动。
(3)加工后表面粗糙度增大 积屑瘤的变化不但是整体,而且积屑瘤本身也有一个变化过程。积屑瘤的底部一般比较稳定,而它的顶部极不稳定,经常会破裂,然后再形成。破裂的一部分随切屑排除,另一部分留在加工表面上,使加工表面变得非常粗糙。可以看出,如果想提高表面加工质量,必须控制积屑瘤的发生。
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