PCD刀具是金刚石刀具的一类,广泛应用于金属切削。PCD刀具本身有较好的性能指标,因而刀具热量传递快,能显著降低切削力,热变形小,加工精度高。PCD铣刀片是其中一种,PCD加工范围很广,可同时加工有色金属及非金属材料,PCD螺旋铣刀采用螺旋刀刃,可降低旋转应用中刀具的磨损,也可获得更快的切割速度和更长的刀具寿命。不管是用PCD或其他工具,PCD或其他刀具,都会产生切屑,切削不同材料的切屑类型也会不同。
一、切屑种类及分类。
因为工件料的不同,切削过程中的变形程度也不同,从而产生的切屑种类也很多,如下图。从左到右前三个部分为切削塑性体的切屑,后一种为易碎材料切割。切削过程的类型取决于应力-应变特征和塑性变形程度。
1.条状切屑。
内壁光滑,外层有绒毛。在切削厚度小、切削速度高、刀具前角较大的情况下,这种切屑通常是在加工塑性金属材料(如碳钢、合金钢、铜和铝合金)的获得。其切削过程平衡,切削力波动小,加工表面粗糙度小。
2.挤碎。
这种切屑与条状切屑不同,其外表面为锯齿形,内表面有时有裂纹。大部分的切屑是在铜片上切割时进行的,切割速度慢,切削厚度大,刀具的前角会更长。
3.细胞切屑。
当剪切切屑表面上,裂纹扩展到整个表面时,整个单元就被切离,变成梯形的单元切屑,如图c所示。当将铅切屑切削到极低速度时,就会产生这种切屑。
上述三种切屑只能在加工塑性材料时获得。在切割过程中,条形切屑的切割过程最为平稳,单位切屑的切削力波动最大。产品中以条状切屑最为常见,有时可获得挤切,但单位切屑较少。
如果改变挤压切屑的条件,可以通过进一步减小刀具前角、降低切削速度、或增加切削厚度等方法来获得单元切屑。相反,可获得条状切屑。
可见,切削条件对切屑形貌有一定影响。把握其变化规律,可控制其变形、形貌及大小,从而达到卷屑、碎屑的目的。
4.碎裂。
属于易碎材料(如铸铁、黄铜等)。这类切屑形状不规则,加工表面凸起。
结果表明,在切削过程中,切屑的变形很小,与塑性材料的切屑形成机制不一致。其脆性主要是由于材料承受的应力超过了其拉伸极限。在高硅铸铁、白口铁等硬质材料的加工中,尤其在切割厚度大的情况下往往会产生这样的切屑。
因其切削过程极不稳定,易损坏刀具,也对机床造成损害,已加工面又粗糙,应尽量避免生产。减少切削厚度,使切屑形成针状或片状,同时适当提高切削速度,以增加工件材料的塑性。
上述四种类型具有代表性的切屑,但在加工现场所获得的切屑形状各异。PCD螺旋铣刀的切屑还具有多种形式。
二、切屑控制措施。
目前切削加工中,切削速度和金属切削速率都非常高,切削条件十分恶劣,经常产生大量“不可接受”切屑。
我们所说的切屑控制(也叫切屑处理),工厂里一般简称为“脱屑”,是指在切削过程中采取适当的措施,控制切屑的卷曲、流出和断裂,使之形成一个“可接受的”良好屑形。
实践中,在PCD螺旋铣刀或其他刀具的前刀面上磨削,或采用块状碎屑磨削,是目前应用最为广泛的切削控制方法。
上述为PCD螺旋铣刀及其他刀具的切屑类型及切屑控制措施,希望对大家有所帮助。