數控機床

     切（qiē）屑控製攸（yōu）關每個（gè）工廠的生死存亡，切削刀具業最關心的問題就（jiù）是如何始終如（rú）一的保持延性鋼（例如SAE 1018、1020和8620）的斷屑能力（lì）並且很好（hǎo）的控製（zhì）毛刺。切屑控製不當會（huì）引發停（tíng）機、零件報（bào）廢或返（fǎn）工等問題，甚至會造成刀具斷裂（liè）引發人員受傷事故和工廠停產，這些都是工廠不能容忍的底線。
   

    通常來說，在半精加工、精加工和可變切削深度應（yīng）用中存在切屑控製問題，汽車變速器行（háng）業的大多數車削加工都需要做好切屑控（kòng）製。從亨利（lì）•福特（Henry Ford）和威廉•Ｃ•杜（dù）蘭特（William C. Durant）時代開始，這個問題就一直困擾著所有的汽車製造商。盡管汽車業（yè）和切削（xuē）刀具業有十分先進的技術（shù），但是加工這些延性材料，仍然令操（cāo）作（zuò）人員、工程（chéng）師和（hé）生產管理者深感頭痛。從汽車業的已有經曆和可預期的高（gāo）峰生（shēng）產水平（píng）來看，工（gōng）廠無論如何（hé）都需要解決（jué）這一問題（tí），才能順（shùn）應時代潮流，滿足生（shēng）產需求，保持盈（yíng）利能（néng）力。
   

     在解決切屑控製問題時，物（wù）理特性和經濟（jì）成本都是（shì）首先要考慮的因（yīn）素。我們一直都在使用的關於高效加工的方法，包（bāo）括使用帶正前角的刀具和使用最大的刀尖半徑（jìng），在實際應用中（zhōng）的（de）效果卻不盡理想。因為盡管這些方案能使切屑變（biàn）薄，從而延長刀具壽命並且（qiě）提高生產效率，但同時也（yě）會（huì）大幅增加斷（duàn）屑（xiè）難度。除此之外（wài），很多零件都有表麵粗糙度（Ra）要求（qiú），隻有使用大的（de）刀尖半徑，才能達到合格的表麵質（zhì）量。
   

     車（chē）削延性鋼材產生的細長切屑會嚴（yán）重破壞正常的加工和生（shēng）產。如果不能很好地斷屑，切屑會纏繞住刀具而導（dǎo）致停機。如果（guǒ）老是出現停機，並且需要手動清理排出切屑，也會（huì）使操作人員感到十分煩惱。這不僅浪費時間，而且切屑溫度很高，邊緣（yuán）又極其鋒利，很容（róng）易（yì）傷人。另外，切屑還能沿著工件（jiàn）移動，劃傷工件，最終導致零件報廢或返工。如果切（qiē）屑太長纏在切削刃與零件（jiàn）之間，還會出現更多問題，因（yīn）為如果刀具對切屑進行了“再切削（xuē）”，會導致斷刀事故。
   

     在自動化操作中，切屑控製同樣會給物料搬運（yùn）機器人或在線測量帶來（lái）問題，因為切屑會幹擾機器人的性能，並給出錯誤的儀表讀數（shù）。
   

      掌（zhǎng）握運行參數
 
   
     在（zài）量產加工環境中（zhōng），零件加工包括（kuò）鑄件和（hé）鍛件。材料整切通常不是問題。要改善這些加工作業的切屑控製需要考（kǎo）慮四個因素，即刀尖半徑、切削深度、進給率和刀片的頂麵槽（cáo）形。
     

     我們的（de）目標是盡（jìn）量增加切屑麵積，而同時要保證零件精度，維持生產循環時間。為了增加（jiā）切屑麵積，切削深度不宜小於刀尖半徑。當單側切削深度為0.010英寸且刀片刀尖半徑為0.031英寸時，切屑會變薄（báo）大約60%，因（yīn）此斷屑變得更加困難。 
   

     過去的經驗是，單側（cè）切削深度決不能小於刀尖半徑的66%，因（yīn）為在（zài）該位（wèi）置時，所有切屑都不再變薄（其變薄量為刀尖半徑和切削深度的函（hán）數（shù））。為了提高進給率而增加切屑麵積，需要調整主軸轉速。主軸轉（zhuǎn）速是對刀具壽命影響最大的切削參數。雖然切削深度和進給率也很重要，但影響要小得多。 
   

     當然，根據其他經（jīng）驗，提高進給率會降低表麵（miàn）質量（liàng）。這種情況下，最好使用修光刃。當首次引入修光刃刀片時，他們隻用作改善表麵質量。但是（shì），我們（men）現在已經意識到通過提高這些（xiē）修（xiū）光刃刀片的進給率，既能保證表麵質量，同時又能提高生產（chǎn）效率。
   

     利用（yòng）刀片技術

   
     當今大（dà）多數車削刀片都有一個槽形被壓入前（qián）刀麵，便（biàn）於切屑（xiè）控（kòng）製。現在有成千上（shàng）萬種槽型可供選用，工廠（chǎng）可以根據不同應用和零件材料選擇最佳槽型。當加（jiā）工延性鋼時（shí），隻有滿足了這些材料對刀片的特殊要求才能形成恰當的切屑。
   

     大多數情況下，應當選用（yòng）邊緣線或主切削刃邊比較窄的刀片。如（rú）果（guǒ）是可變切削深（shēn）度的一次性走刀，通常使用主切削刃（rèn）邊為0.004”~0.010”的槽型。此時的關鍵是保證進（jìn）給率要超過主切削刃寬（kuān）度。當（dāng）進給率（lǜ）超過主切削刃寬度（dù）時，才能（néng）充分利用刀片槽型的前角和切屑成形（xíng）能力。前（qián）角是剪切掉材料，而不是通過刃邊去（qù）把材料擠掉。當加工的進（jìn）給率小於主切削刃邊寬度時，會產生熱量，對刀（dāo）具壽命不利。優化進給率和刃邊寬度（dù）都能充分利用槽型的切屑成形能力。槽型的不同角度和“凸出部分”的設計都是為（wéi）了將切屑排入斷屑結構中（zhōng）從而（ér）實現自動斷屑（xiè）。如果是低進刀量的應用，這些卷屑槽或凸出部分需要靠近切削刃線，尤其要位於刀片刀（dāo）尖半徑處。
  

     最（zuì）難的斷屑是處理最短的切屑，最（zuì）短切屑剛好出現在切深的刀尖半徑上（shàng）方。因此，優化切削時，必（bì）須調整切（qiē）深和刀尖半徑。使用比常規更（gèng）小的（de）刀尖半徑並采用修光（guāng）刃比較切實可行。
   

     某些情況（例如高強度的材料）下，背離主切削刃可能更利於斷屑（xiè）。采用負角的主切削刃可在切削刃（rèn）前（qián）邊緣線以外形成一堵“後牆”，在這種情況下，這是能控（kòng）製切屑的唯（wéi）一方式。
    

      成功秘訣—正確編程

   
     無論是斷屑還（hái）是刀具“去毛刺”，編程（chéng）是否正確將獲得迥然不（bú）同的結果。舉一（yī）個簡（jiǎn）單的例子，外圓車削的背離表麵加工是我們（men）通常采用的刀具路徑。當我們用CNMG刀片進行表麵加工時（即采用（yòng）背離工件（jiàn）中心線方式（shì）車台肩麵），導入角為（wéi）85度。這個角度比常見的高進給銑刀的導入角大，後者通常為75~80度。高進給銑刀的前提條件是盡量使切屑變薄，以便以0.040~0.060英寸每齒的（de）進給率提高（gāo）生產效率。因而（ér）當刀片背離中（zhōng）心線加工時，會形成長帶狀薄切屑（xiè）。取而代之，較好（hǎo）的方法（fǎ）是（shì）朝內或從外表麵朝向工件中線加工。因為這樣我們（men）可利用-5度的導入角，使切屑厚度增加。
   

     延性材料加工的另一個挑戰是仿（fǎng）形切削並（bìng）形成圓弧半徑（jìng）。在多數情況下，我們可正確設置機床參數，並選擇正確的車削槽型，找到外（wài）圓（yuán）和端麵（miàn）切削最佳斷屑的位置。但是，在仿形切削中，這些相同的參數和相同槽型會產生不受（shòu）控製的切屑。在此類情況下，有時需要首（shǒu）先優化加（jiā）工特征的某個部分。例如，在車內孔圓弧半徑時，先插削半徑處的某些點會利於斷屑並可獲得小的圓弧半徑。
   

      保持良好冷卻

   
     高壓冷卻的出現對延性材料的切（qiē）屑控製影響（xiǎng）很大。壓力為1000 psi的冷卻液可使鈦合金切屑斷成粗粉。此技術已經在典型的汽車用（yòng）的鋼材上做過試驗，但沒有成功，因為壓力（lì）需（xū）要在2000 psi以（yǐ）上，才（cái）能進行有效的切屑控製。通常來說，高壓（yā）泵公司提供的泵的水基冷卻液壓力為（wéi）1000 psi，純油壓力為2000 psi。但是，不久的將來，這些公司就會（huì）生產出更高壓力的泵來解決這些問題。
   

    加工延性鋼材時，控製切屑和避免毛刺已不是新問題。新的挑戰是切削刀具公司和工廠是否（fǒu）能一（yī）如既往地攜手合作，共同解決這些問題。有時候，新產（chǎn）品上市宣傳時承諾（nuò）解決所有問題，可是最（zuì）後（hòu）發現僅限於某些應用或隻能解決部（bù）分問題（tí）。
   

     任何工廠都不希望（wàng）發生不必要的停（tíng）機、或（huò）者由於廢料或返工而浪費時間和金錢，也不想扔掉斷裂的刀具或危及員工安（ān）全。知道如何使用正確的切削刀具參數有效加工這些材料、采用最新（xīn）的刀片槽型（xíng）和高壓冷卻技術來提高生產效率和盈利能力，這些都有助於滿足工廠當今和以後在汽車（chē）變速器零件加工方麵日新月異的需求。