积屑瘤和切削热

二、积屑瘤和切削热

用中等切削速度加工钢料或其他塑性金属材料时，有时会发现一小块不规则颗粒状金属牢固地粘结在刀具尖附近，这就是积屑瘤。

1.积屑瘤的形成

在切削塑性金属材料的过程中，金属材料产生剧烈的挤压变形和强烈的摩擦，使切屑和刀具前刀面产生很大的压力和很高的温度。当温度和压力条件适当时，切屑与刀具前刀面产生非常大的摩擦力，若摩擦力大到超过切屑内部结合力时，切屑的底层一部分金属在高温、高压条件下粘结在切削刃附近，就形成了积屑瘤，如图3.12所示。

图3.12　积屑瘤

2.积屑瘤对镗削加工的影响

（1）减少刀具磨损　积屑瘤的硬度很高，通常为工件硬度的1.5～2.5倍。刀尖上有了积屑瘤，相当于刃口形成一个圆弧半径较大的楔块，仍具有一定的切削作用。由于积屑瘤经过多次变形堆积，它抵抗破坏的能力已经强化，刀具的切削刃和前刀面都得到积屑瘤的保护，从而减少了刀具的磨损。

（2）使刀具前角增大　当刀尖上有了积屑瘤后，使刀具实际前角增大。因而减少了切屑的变形，降低了切削力，有利于切削加工，如图3.13所示。

图3.13　积屑瘤对刀具前角的影响

（3）降低工件的表面质量　当刀尖存在积屑瘤后，由于积屑瘤时大时小，因此在切削过程中，部分积屑瘤会嵌入已加工工件表面，使工件表面形成硬点和毛刺，表面粗糙度受到严重影响。当积屑瘤经多次变形堆积，增大到切削刃外时，改变了背吃刀量，影响了机床在进给时刻度值的准确性，这就会影响工件的尺寸精度。

一般来说，积屑瘤在粗加工时允许存在；在精加工时，由于对工件尺寸精度和表面粗糙度等要求较高，因此，应避免产生积屑瘤。

3.切削热对镗削加工的影响

切削热的产生主要是在切削过程中，刀具与工件及切屑相对摩擦的结果。切削热主要来自3个方面：在刀具的切削作用下，切削层发生弹性变形和塑性变形所产生的热量；切屑与刀具前刀面摩擦所产生的热量；工件与后刀面摩擦所产生的热量。切屑热主要由切屑、工件、刀具以及周围介质传递扩散，如图3.14所示。切削热的产生对镗削加工会有较大的影响。

图3.14　切削热的产生和传递

（1）影响刀具的切削性能　由于切削区的温度较高，切削热集中在刀具的切削刃附近，当刃口的温度升高至超过允许温度时，刀具刃口的硬度降低，甚至被烧伤，使刀具的切削能力降低，甚至丧失切削能力。

（2）影响工件的加工质量　由于切削时产生的热量会引起工件的热膨胀，对于形状复杂及壁薄的工件，在局部发热或冷却的条件下，该部位不仅会发生伸长或收缩，还会产生扭曲变形，这种变形会破坏工件的加工精度，影响加工质量。

在切削过程中，为减小切削热，应选取恰当的切削用量和适当的刀具角度，同时必须采用适当的冷却方法来防止大量的切削热的产生和扩散热量。