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【创世纪小百科】断屑槽槽型对切削效果的影响,你了解多少?

更新时间:2024-05-16      点击次数:111
  01 断屑槽发展历史
 
  随着可转位刀具技术、粉末冶金技术的发展,断屑槽的槽型及其功能越来越复杂、丰富,除了传统的直槽、斜槽及曲线刃等基本槽型外,还出现了各种形状的凸起、凹坑和曲面槽等槽型。
 
  对断屑槽槽型的历史发展阶段进行总结,可分为4 个阶段 ,即月牙洼式断屑槽阶段、障碍型断屑器阶段、断屑方向研究阶段及三维断屑槽阶段,如下图所示。
 

       02 断屑槽槽型分类
 
  传统断屑槽可分为直线型、圆弧型和直线圆弧型3 种,槽型结构示意图如下图所示。
 
  
       断屑效果在一定程度上可以使用切屑的卷曲半径来衡量。且断屑槽槽型曲率越小,切屑的卷曲半径就越小,切屑变形量就越大,更容易发生折断。
 
  直线圆弧型断屑槽由1段直线和1段圆弧连接而成。直线部分用来引导切屑排出,后一段圆弧使切屑卷曲,进而发生变形、折断。
 
  圆弧部分直径越小,切屑越容易折断。
 

       直线型断屑槽由2段直线相交而成,其槽底角为断屑台楔角的补角。
 
  槽底角在图b 所示模型中代替了图a 和图c 这2 种模型中槽底圆弧半径R 的作用,即切屑将在2 段直线相交处之前碰到后槽面,碰到后槽面直接卷曲变形,此时槽底角越小,切屑曲率和卷曲半径越小,切屑越容易折断。
 
  
       圆弧型断屑槽相比于前两者而言,其前角相对较大,前角的增大意味着切屑卷曲半径减小,切屑的变形量就越大,越容易折断,因此多用于切削紫铜等高塑性材料。
 
  并且,由于其全圆弧结构,槽深相对较小,流屑更通畅,在工程中实用性更好。
 

       03 断屑槽参数分析
 
  断屑槽槽型基本结构图如下图所示。
 

        本文以直线圆弧型断屑槽为例说明断屑槽几何参数对断屑性能的影响。
 
  上图中,br 为负倒棱宽度;Wn 为主切削刃断屑槽的法向槽宽(简称槽宽);γ0为断屑槽刀具前角(简称前角);γ1 为负倒棱前角;h 为刃口高度;H 为断屑槽的深度(简称槽深)。
 
  图中各个参数的改变会直接影响断屑槽的槽型及其断屑性能。综合文献可得出以下结论:
 
 
  1 设置负倒棱可增强刀尖强度,负倒棱宽度越大,刀尖越钝,切削力越大;负倒棱宽度过小则会导致刀尖强度变差,影响刀具寿命,因此负倒棱宽度存在一个优值。
 
     2 断屑槽刀具前角越大,切屑变形量越大,其卷曲半径越小,切屑越容易折断。
  
  3 槽宽和槽深是影响断屑的主要因素,在设计断屑槽槽型时,槽宽与槽深对切屑折断的影响是相互关联的,在选择槽型几何参数时,通常将槽宽与槽深之比作为一个参数来考虑。
 
  一般来说,槽宽过大切屑不易折断,而过小易造成切屑堵塞,因此在粗加工时可选用较大的槽宽,精加工时可选用较小的槽宽,槽深在槽宽确定的前提下,选择较小的数值。
 
  4 刃口高度对断屑性能的影响同样受槽深的影响,在相同的槽深下,减小刃口高度则会使前角增大,导致切屑变形量减小、切削力减小、切屑不易折断,以及刀具刃口强度降低。
 
  若增大刃口高度,会使槽背对切屑的阻碍加强,使切屑更易折断。
 
  5 反屑角是槽背的切线与刀具前刀面之间的夹角,反屑角越大,切屑越容易折断。
 
  除了断屑槽刀具前角对断屑性能影响较大,其他角度参数对断屑性能亦有一定的影响,其中影响最大的就是主偏角和刃倾角。
 
  主偏角主要影响的是切削的厚度和宽度,当主偏角增大,会使切屑变得窄而厚,切屑更易折断。
 
  刃倾角主要影响切屑的流出方向,刃倾角大于零,切屑则流向待加工表面,可用于精加工;刃倾角小于零,切屑流向已加工表面,影响表面加工质量。综合考虑刀具尺寸,刃倾角一般选取5°~15°。

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