切屑的形成和控制方案

在切削过程中，刀具推挤工件，首先使工件上的一层金属产生弹性变形，刀具继续进给时，在切削力的作用下，金属产生不能恢复原状的滑移（即塑性变形）。当塑性变形超过金属的强度极限时，金属就从工件上断裂下来成为切屑。随着切削继续进行，切屑不断地产生，逐步形成已加工表面。由于工件材料和切削条件不同，切削过程中材料变形程度也不同，因而产生了各种不同的切屑，其类型见表1-13。其中比较理想的是短弧形切屑、短环形螺旋切屑和短锥形螺旋切屑。

表1-13 切屑的形状

（续）

在生产中最常见的是带状切屑，产生带状切屑时，切削过程比较平稳，因而工件表面较光滑，刀具磨损也较慢。但带状切屑过长时会妨碍工作，并容易发生人身事故，所以应采取断屑措施。车削加工过程中可通过合理开设断屑槽、正确选择刀具的角度和切削用量等措施来控制切屑的形状。

1.断屑槽

断屑槽开在刀具近切削刃的前刀面上，使已经变形的切屑进一步弯曲变形，导致其断裂或改变其流向。影响断屑槽的断屑效果的因素有断屑槽的形状、宽度以及断屑槽的斜角。

断屑槽形状有直线圆弧形、直线形和圆弧形三种，如图1-36所示。切削碳素钢、合金钢、工具钢时，可选用直线圆弧形、直线形断屑槽；切削纯铜、不锈钢等高塑性材料时，选用圆弧形断屑槽。

图1-36 断屑槽的形状

a）直线圆弧形 b）直线形 c）圆弧形

断屑槽的宽度L_Bn对断屑效果影响很大。槽宽越小，切屑的弯曲半径越小，承受的弯曲变形越大，越容易折断。断屑槽宽度必须与进给量f和背吃刀量a_p联系起来考虑。进给量和背吃刀量小时，槽宽L_Bn应适当减小。(www.xing528.com)

断屑槽侧边与主切削刃之间的夹角称为断屑槽斜角τ。按断屑槽斜角，断屑槽又分为外斜式、平行式和内斜式三种，如图1-37所示。外斜式断屑槽的切屑变形大，切屑容易翻转到车刀后刀面上碰断而成“C”字形。中等切削深度时用外斜式断屑槽效果比较好。一般切削中碳钢取断屑槽与主切削刃的倾斜角τ=8°～10°；切削合金钢取倾斜角τ=10°～15°。

图1-37 断屑槽斜角

a）外斜式 b）平行式 c）内斜式

在大的背吃刀量切削时，一般采用平行式断屑槽。平行式断屑槽的切屑变形不如外斜式大，切屑大多是碰在工件加工表面上折断。

在刃倾角λ_s为3°～5°时，内斜式断屑槽容易使切屑成为连续的长紧卷屑。内斜式断屑槽一般取τ=8°～10°。但断屑槽形成长紧卷屑的切削用量范围相当窄，所以它在生产中的应用不如外斜式和平行式普遍。

2.车刀的几何角度

车刀的角度中主偏角κ_r和刃倾角λ_s对断屑影响较为明显。

在背吃刀量a_p和进给量f选定以后，主偏角κ_r增大，切削厚度增加，切屑弯曲的半径相对减小，切屑易折断。主偏角κ_r=75°～93°时，断屑效果最好。

刃倾角λ_s控制切屑的流向。刃倾角λ_s为负值时，切屑流向已加工表面或过渡表面，易形成“C”字形或“6”字形切屑；刃倾角λ_s为正值时，切屑流向待加工表面或后刀面相碰，形成管状或“C”字形切屑。

3.切削用量

切削用量中对断屑影响最大的是进给量f，其次是背吃刀量a_p和切削速度v_c。进给量f增大，切削厚度增大，切屑变形增加，切屑易折断。背吃刀量a_p影响主切削刃和副切削刃、过渡刃参加切屑的比例。若增大背吃刀量，减小进给量，切屑变薄而不易折断。切削速度v_c增大，切削温度升高，切屑塑性提高，不易折断。