可转位刀片断屑槽对切屑卷曲半径影响的分析

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可转位刀片断屑槽断屑性能及其槽构技术研究

ＣａｒｂｉｄｅＩｎｄｅｘ — ａｂｌｅＩｎｓｅｒｔａｎｄＩｔｓＧｒｏｏｖｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＨＥＣｅｎｇ．ｈｕａｎｇ，，ＷＵＣｈｏｎｇ．ｈｕ，Ｘｉａｎ— ｌｉ，ＺＨＡＮＧＳｈｏｕ— ｑｕａｎ，ＺＯＵＬｉｎｇ— ｌｉ
程．通过磨损测量仪观测断屑槽，并结合切屑形态分析，明确断屑槽合理几何参数；通过三维受力分析仪采集切削过程中的振动和切削力，揭示断屑槽对切削力的影响规律；综合切削参数、断屑槽几
何结构和切削力三方面的因素，最终确立断屑槽槽型与进给量对切屑折断的作用机制．研究数据以期为断屑槽设计与应用提供数据支撑．关键词：硬质合金刀片；切屑卷曲；断屑性能；断屑槽；槽构技术ＤｏＩ：１０．１５９３８／ｊ．ｊｈｕｓｔ．２０１５．０３．００３
第２０卷
第３期
哈尔滨理工大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０ｌ＿２０Ｎｏ．３
２０１５年６月
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｈｉｐｂｒｅａｋｅｒｏｆｉｎｄｅｘ・ａｂｌｅｉｎｓｅｒｔｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｃｕｒｌｉｎｇａｎｄｂｒｅａｋｉｎｇｃｈｉｐｓａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｔｏｏｌｓ．Ｔｈｅｃｈｉｐｂｒｅａｋｅｒ，ｔｈｒｏｕｇｈｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ，ｃｕｔｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｈｉｐｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，．ａｆｆｅｃｔｓｃｕｔ－ｔｅｒｓ’ｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃｕｔｔｅｒｓｗｉｔｈａｖａｉｅｒｔｙｏｆｃｈｉｐｂｒｅａｋｅｒｓｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｃｕｔｔｉｎｇｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｃａｍｅｒａｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｈｉｐｓ’ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｌｏｆｗ，ｃｕｒｌｉｎｇａｎｄｂｅｉｎｇｂｒｏｋｅｎｉｎｃｕｔｔｉｎｇａｒｅａ．Ｔｈｒｏｕｇｈｕｓｉｎｇｔｈｅｗｅａｒｇａｕｇｅｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｃｈｉｐｂｒｅａｋｅｒｓ，ａｎｄ

可转位车刀受力的ANSYS分析

第一章引言1.1本课题研究的意义随着计算机技术和计算方法的发展，负责的工程问题可以采用离散化的数值计算技术并借助计算机得到满足工程要求的数值解。

数值模拟技术是现代工程学形成和发展的重要推动力之一。

目前，在工程领域应用最广泛的数值模拟方法是有限元法，有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据和有效手段。

ANSYS能对有效的模拟可转位刀具的受力分析，选择合理的刀具结构、几何参数及切削用量参数是提高其切削性能的重要因素，国际生产研究会（CIRP）的一项研究报告指出：“由于刀具材料的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高一倍；而由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍”。

由此可见，选择合理的刀具几何参数的重要性，所以利用相关软件进行直接模拟优化结构、几何参数有其及其重要的现实意义。

此外，在生产中，切削用量的合理选择是一个很重要的问题，它与生产率、加工成本、利润和加工质量等有着密切的联系，所以根据刀具最低有效应力标准来优化切削用量可以达到最优的经济技术指标，具有可观的经济效益。

基于有限元的方法来对刀具的应力应变进行分析进而得出刀具的最佳几何参数一直是研究的热点。

该方法利用基于有限元的数值模拟技术，在计算机上通过建立有限元模型、输入材料性能参数、加载、计算来真实地模拟出切削的整个过程，从而可得出切削区及刀具中的应力应变的变化。

在此基础上分析不同几何参数下刀具的应力应变分布，进而选取合理的优化标准，并结合刀具材料的性能特点，设计出较合理的刀具结构及几何参数。

因此，随着新型刀具材料的发展，明确切削力和刀片夹紧力在刀片和刀槽之间接触表面上的分布情况是非常重要的，这样就更有利于刀片和刀具的设计，以便防止塑性变形和疲劳破损的产生，确保刀片和刀具的性能。

随着CAE技术的发展，应用有限元方法进行车削过程仿真分析，可以研究切削的流动状态、刀具-工件的车削应力-应变状况和温度场分布状态等，研究的结果对车削过程的优化起到一定的作用。

车床可转位刀片的选择

车床可转位刀片的选择拿到工件图纸以后，根据图纸的要求首先选择合适形状的可转位刀片。

一般情况下，主要使用车床完成车削外圆和内孔、切断和切槽和车削螺纹等工作。

刀片选用根据加工工艺的具体情况决定。

一般要选通用性较高的及在同一刀片上切削刃数较多刀片。

粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。

我们根据工艺的要求依次确定需要的刀片形状、切削刃长度、刀尖圆弧、刀片厚度、刀片后角和刀片精度。

一、选择刀片形状车外圆的刀片S形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75°、45°车刀，在内孔刀中用于加工通孔。

T形：三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。

主要用于90°车刀。

在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。

C形：有两种刀尖角。

100°刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成 75°车刀，用来粗车外圆、端面，80°刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。

R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高，但径向力大。

W形：三个刃口且较短，刀尖角80°刀尖强度较高，主要用在普通车床上加工圆柱面和台阶面。

D形：两个刃口且较长，刀尖角55°刀尖强度较低，主要用于仿形加工，当做成93°车刀时切入角（图1）不得大于27°～30°；做成62.5°车刀时，切入角不得大于57°～60°，在加工内孔时可用于台阶孔及较浅的清根。

图1V形：两个刃口并且长，刀尖角35°刀尖强度低，用于仿形加工。

做成93°车刀时切入角不大于50°；做成72.5°车刀时切入角不大于70°；做成107.5°车刀时切入角不大于35°。

2. 切断、切槽刀片：1) 切断刀片：在数控车床上一般使用直接压制出断屑槽形的切断刀片（图3），它能使切屑横向产生收缩变形，切削轻快，断屑可靠，另外它的侧偏角和侧后角都很大，切削热产生的少，使用寿命长，只是价格高一些。

对现有可转位刀片的功能缺陷分析与设计思想的建议

对现有可转位刀片的功能缺陷分析与设计思想的建议摘要：因为，工件的强度与硬度、刀具的耐用度都有一定的分散性，可转位刀片只能以工件强度与硬度最高、刀具最低耐用度、工艺系统最低刚度时的标准(并留有一定的安全余量)来考虑约束条件。

所以现可转位刀片技术一次性运算所选取的优化操作参数，只能保证在全部切削过程中不违背约束条件，只是大批量生产条件下的刀片静态几何参数重复与调换技术，在不同产品的全部生产中的优化效益不一定最理想。

因而。

可转位刀片的功能优化就是一个现实亟待解决的问题。

本文就此分析了可转位刀片的功能优化问题。

1 结构优化的主要内容对机夹可转位车刀的结构、几何参数和切削性能的分析可知．在实际生产中．刀体的结构参数基本上是不变的。

通过调换不同参数的刀片或转位来延续刀具的切削性能和使用寿命。

才能获得单一品种或工艺的较高生产效益。

因而，可转位刀片的设计原则与选用，遵循“刀具—工件材料副”，按照刀具分类并遵循标准化、系列化、通用化的单一化原则设计就不能适应整个复杂加工系统，不能具体解决加工条件复杂、品种变化多样、工序集中并尽量复合化的综合效率问题。

近些年来。

由于科学技术的不断进步和人们消费需求的不断异化，产品的寿命周期缩短，产品更新换代的速度加快，迫使许多生产企业走上多品种、小批量的生产方式。

以适应市场多变性及提高本企业产品的市场占有率的需求。

这就对为少品种大批量生产奠定基础、开辟道路的标准化设计原则提出了挑战。

1.1 各种刀具材料独特的优势和适用范围相互补充替代现各种刀具材料的性能都有显著的提高，形成了每种刀具材料独特的优势和适用范围又相互补充替代的格局。

但可转位刀片的调换技术不能仅是同类或不同类刀具材料静态参数延续的重复，还应该包括不同刀具材料动态几何参数的优化和调整功能。

刀片新牌号的开发应包括相应断屑槽型与几何参数的改进，以适应被加工件及不同工序对断屑的要求，并起到降低切削力、减少振动使切削更加轻快的作用。

断屑影响因素及其方法

车工工艺与技能训练
断屑影响因素及其方法
1.1断屑过程
切屑在形成过程中，切屑逐步扩张，当切屑端部碰到刀具断屑槽台阶时，切屑发生卷曲变形，继续扩张与后刀面或工件碰上时，切屑折断。因此，切屑的折断过程是卷－碰－断。对于螺卷形切屑，它可由自身质量和旋转折断。如图2-22所示为切屑折断过程。
2020年12月9日星期三
度必须与进给量f和背吃吃刀量ap 联系起来考虑。进给量大，槽应当宽些；
背吃刀量大，槽也应适当加宽，否则切屑不易在槽中卷曲，往往不流经槽底而形成不断裂的带状切屑。
2020年12月9日星期三
图2-24 槽宽对RRcc的影响
断屑影响因素及其方法
➢ 断屑槽斜角
断屑槽的侧边与主切削刃之间的夹角称为断屑槽斜角，用τ表示。常用的断屑槽斜角有外斜式、平行式和内斜式三种形式，如图2-25 所示。
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图2-24 断屑槽斜角
断屑影响因素及其方法
➢ 切削用量
✓ 切削用量中对断屑影响最大的是进给量，其次是被背吃刀量和切削速度。加大进给量是达到断屑的有效措施之一。
✓ 当背吃刀量很小时，切屑在流出过程中很可能碰不到断屑槽台阶，因此不易断屑，如图2-26（a）所示；当背吃刀量较小时，切屑虽有可能碰到断屑槽台阶，但因出屑角较大，翻转后的切屑仍不易碰到障碍物，因此也不易断屑，如图2-26（b）所示；当背吃刀量较大时，因出屑角小，切屑翻转后碰到车刀后刀面或工件而较易折断，如图2-26（c）所示。
（5）采用程序断屑。如果使用的车床是数控车床，还可采用程序断屑，即隔一定时间间隔，给纵向进给程序写入几个停止脉冲，就可达到断屑的目的。
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车工工艺与技能训练

影响机加工切屑的影响参数OK

影响机加工切屑的影响参数
1、工件材料工件材料的合金元素、硬度、热处理状态等影响切屑厚度及切屑卷曲。

软钢比硬钢形成切屑厚度大；硬钢比软钢不易卷曲；不易卷曲切屑的厚度薄；但当软钢切屑厚度太大时也不易卷曲。

同时工件外形也是一个重要影响因素。

2、刀具切削区几何参数合理的刀具切削区几何参数是提高切屑形成的可控性及断屑的可靠性最常用的方法。

前角与切屑厚度成反比，对于不同被加工材料有最佳值；主偏角直接影响切屑厚度与宽度，主偏角大易断屑；刀尖圆弧半径关系到切屑厚度与宽度以及流屑方向，精加工适宜用小的圆弧半径，粗加工适宜用大的半径。

断屑槽宽度与进给量成比例选择，进给量小选窄的，进给量大的选宽的；断屑槽深度选择与进给量成反比，小进给量选深的，大进给量选浅的。

3、切削用量切削用量三要素将限定断屑范围。

对断屑影响较大的是进给量、背吃刀量，而切削速度在常规切削速度内对断屑影响最小。

进给量与切屑厚度成正比；背吃刀量与切屑宽度成正比；切屑速度与切屑厚度成反比，提高切削速度，有效断屑范围变窄。

4、机床现代数控机床利用NC编辑功能，周期性改变进给量，以达到强迫断屑目的，通常称为“程控断屑”。

这种方法断屑可靠性高，但切削经济性较低。

常用于其他方法难以断屑的工序中，例如，车端面环行深槽等。

5、冷却润滑状态加切削液，有效断屑范围变宽，特别表现于小进给断屑易卷曲。

利用切削液的高压来断屑、排屑是某些加工方法中的有效办法，例如在深孔加工中，高压切削液可将切屑排出切削区。

试论车床类刀具重磨与断屑槽调整的技术含量与推广建议

的。刀片断屑排屑性能都有了大幅的提高，基本与国际同类产品相当，部分达到了同期国际先进水平。各种槽型包括开式断屑槽：Ａ（基本型）、Ｙ（改进型）、Ｈ、Ｊ、ｚ、Ｃ、Ｄ，封闭式断屑槽Ｖ、Ｍ、Ｗ、Ｇ、Ｐ、Ｂ、Ｔ等形式，基本包括了各种可
移，对直线型断屑槽而言，则槽底角加大，均起卷
２．可转位断屑槽的大批量生产特性
车床类刀具断屑槽一经制造便被固定下来。由于刃口强度的限制，其深度不可能太大，一般
槽深约为槽宽的１／１０左右 … ，因此控制卷屑的能
可靠断屑。国标（ＧＢ２０７６ —８７）所推荐的２３种槽形，以及１９８８年以来，在技术引进（包括模具进口）
的基础上新开发的一批新槽形，大都是在计算机辅助设计、辅助制造技术新技术支撑下开发出来
以Ａ形断屑槽为例，其槽底起主要作用，其后壁为避免切屑碰上时产生过大的冲击而引起系
度（平行式）
＝４～４．５ｍｍ，如减少０．８～１ｍｍ，
则切深需减少１ｍｍ，进给量需减少０．１ｍｍ；如切
削合金结构钢与工具钢时，卷屑槽宽度（平行式）
Ｐｒｏｔ。＆ＴｅｃＩ吲鲺拽
在切屑形状与控制理论所推荐的车床类刀具刀头切削部分卷屑槽参数（主剖面形状、与主刀刃之间的倾斜角以及卷屑槽宽度）中，只有卷屑

车削加工中的断屑问题

车削加工中的断屑问题2009-04-12 15:04车削加工中的断屑问题分类：工作技术总结刀具断屑可靠与否，对正常生产与操作者安全都有着重大影响。

在切削加工中，崩碎切屑会飞溅伤人，并易研损机床；而长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上，易刮伤工件，引发刀具破损，甚至影响工人安全。

对于数控机床(加工中心)等自动化加工机床，由于其刀具数量较多，刀架与刀具联系密切，断屑问题就显得更为重要，只要其中—把刀断屑不可靠，就可能破坏机床的自动循环，甚至破坏整条自动线正常运转，所以在设计、选用或刃磨刀具时，必须考虑刀具断屑的可靠性。

而对于数控机床(加工中心)等，并应满足下列要求：切屑不得缠绕在刀具、工件及其相邻的工具、装备上；切屑不得飞溅，以保证操作者与观察者的安全；精加工时，切屑不可划伤工件的已加工表面，影响已加工表面的质量；保证刀具预定的耐用度，不能过早磨损并竭力防止其破损；切屑流出时，不妨碍切削液的喷注；切屑不会划伤机床导轨或其他部件等。

在满足上述要求的基础上，不同刀具对切屑长度还有不同要求。

例如一般粗车钢料的最大切屑长度为100mm左右；精车则应稍长。

要避免过于细碎的切屑，因为它容易嵌入机床导轨和刀具装置的一些重要部位（如基准面），这样不仅需要附加防护装置，还给清除切屑带来一定的困难。

对于某些不易断屑的刀具，如成形车刀、切槽车刀和切断车刀等，在数控机床（加工中心）等自动化机床上，应保证其稳定的卷屑。

一、切屑形状的分类根据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的具体情况，切屑形状一般有：带状屑、C 形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等（见图1）。

( l )带状屑（见图1a）：高速切削塑性金属材料时，如不采取断屑措施，极易形成带状屑，此形屑连绵不断，常会缠绕在工件或刀具上，易划伤工件表面或打坏刀具的切削刃、甚至伤人，因此应尽量避免形成带状屑。

但有时也希望得到带状屑，以使切屑能顺利排出。

例如在立式镗床上镗盲孔时。

切削参数对切屑变形的影响

切削用量对切屑变形的影响：切削速度：切削塑性金属材料时，切削速度对切削变形的影响呈波浪形；进给量：进给量增大，则切削厚度增大，切削变形减小，变形因数减小；背吃刀量：对切屑变形的影响较小。

切屑卷曲和折断机理：切屑沿刀具前面流出的过程中，受到前面的挤压和摩擦而进一步变形，使得切屑底部被挤而伸长，切屑背面相对缩短，切屑就自然会逆时针卷曲。

如果刀具的前角较小，则切屑流出过程中受到的挤压和摩擦变大，切屑就会卷得更紧。

切屑卷曲过程中，若切屑中的弯曲应力达到材料的弯曲强度极限，则切屑就会自行折断。

切屑卷曲与折断的机理解释①自由切屑的卷曲机理由于前刀面和剪切面上对切屑的作用力大小相等，方向相反，但是不共线，因而产生了弯矩，导致切屑卷曲。

（刘培德）②受控切屑的卷曲机理图1-12a为带倒棱的全圆弧形卷屑槽的卷屑机理，图1-12b为直线形卷屑槽的卷屑机理。

都采用卷屑槽的方式实现切屑卷曲的控制。

③切屑折断的机理图1-13分别为螺卷屑、发条状屑和C形屑折断的机理，其主要原因是由于切屑环的内侧拉应力大于切屑材料的弯曲应力极限。

影响切屑卷曲和折断的主要因素：工件材料性能：工件材料的屈服极限、弹性模量越小，塑性越低，越易折断；切削用量：切削厚度小，背吃刀量大，切削速度高，断屑难；刀具前角：前角小，变形大，易折。

影响切削力的因素：工件材料的影响（系数CF 或单位切削力kc体现）工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。

（二）切削用量的影响背吃刀量ap↑→Ac成正比↑，kc不变，ap的指数约等于1，因而切削力成正比增加；进给量f↑→Ac成正比↑，但kc略减小，f 的指数小于1，因而切削力增加但与f 不成正比。

速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况，在无积屑瘤阶段，v ↑→变形程度↓→切削力减小切削温度的分布规律：1.剪切面上各点的温度基本一致;2.前、后刀面上的最高温度都处于离刀刃一定距离的地方；后刀面的温度降低和升高在极短时间内完成；3.在剪切区域内，垂直于剪切方向上的温度梯度较大；垂直于前刀面的切屑底层的温度梯度较大；4.工件材料塑性越大，前刀面与切屑的接触长度越长，温度分布越均匀；工件材料脆性越大，最高温度所在的点离刀刃越近；工件材料导热系数越低，前、后刀面上的温度越高。

硬质合金可转位刀片刀尖圆弧半径对切削过程的影响

第20卷第1期Vol.20No.1　硬　质　合　金CEM ENTED CARBIDE2003年3月Mar.2003应用研究硬质合金可转位刀片刀尖圆弧半径对切削过程的影响何浴辉陈永洁　陈仕魁(华中科技大学,湖北武汉,430074)摘　要　通过试验,分析了硬质合金可转位刀片刀尖圆弧半径对金属切削的切削力、断屑范围和切屑形态的影响。

结果表明,加大刀尖圆弧半径会显著加大y向分力,使z向分力略有下降,而断屑范围缩小,并增加切屑缠绕的可能性。

关键词　金属切削　切削力　刀尖圆弧　断屑1　前　言刀尖圆弧半径对已加工表面的残留面积高度有直接影响[1]。

加大刀尖圆弧半径可以减小已加工表面的残留面积高度。

虽然仅根据残留面积高度计算出的已加工表面的理论粗糙度并不等于实际的已加工表面粗糙度,但它是需要考虑的一个重要因素。

一般来说,在选择切削加工的工艺参数时,应使按残留面积高度计算出的理论粗糙度低于想要达到的实际粗糙度。

现有的各种硬质合金可转位刀片槽型产品系列中,同一种形状和槽型的刀片,往往有不同的刀尖圆弧半径。

例如,具有半精加工槽型的刀片,其刀尖圆弧半径通常有0.4,0.8和1.2等,这主要是为了满足不同的进给量与已加工表面粗糙度的匹配要求。

刀尖圆弧半径加大可以减小已加工表面的残留面积高度,但可能对切削过程的其它方面产生负面影响。

例如,对于同一种形状和槽型的刀片,当刀尖圆弧半径加大后,在小切深时,切屑往往不容易折断。

即使对于实际的已加工表面粗糙度,虽然从理论上说,刀尖圆弧半径加大可以减小已加工表面的残留面积高度,从而可以减小已加工表面粗糙度;但如果刀尖圆弧半径加大后造成振动,可能反而使加工粗糙度加大。

因此,查明刀尖圆弧半径对切削过程的影响的基本规律,特别是搞清楚刀尖圆弧半径与切削力、断屑范围和切屑形态等影响断屑槽性能的主要因素之间的定量关系,对于硬质合金可转位刀片的正确选用和槽型设计都具有实际意义。

为此,我们对此问题进行了试验研究。

刀具断屑不断削的原因分析及解决方法

刀具断屑不断削的原因分析及解决方法[机械工程]刀具断屑可靠与否，对正常生产与操作者安全都有着重大影响。

在切削加工中，崩碎切屑会飞溅伤人，并易研损机床；而长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上，易刮伤工件，引发刀具破损，甚至影响工人安全。

在满足上述要求的基础上，不同刀具对切屑长度还有不同要求。

例如一般粗车钢料的最大切屑长度为100mm左右；精车则应稍长。

对于某些不易断屑的刀具，如成形车刀、切槽车刀和切断车刀等，在数控机床（加工中心）等自动化机床上，应保证其稳定的卷屑。

但有时也希望得到带状屑，以使切屑能顺利排出。

例如在立式镗床上镗盲孔时。

（2）C 形屑（见图1 b）：车削一般的碳钢、合金钢材料时，如采用带有断屑槽的车刀则易形成C 形屑。

拉刀使用中影响切屑形状的主要因素

拉刀使用中影响切屑形状的主要因素作者：杨晓婷来源：《科技创新与生产力》 2014年第12期杨晓婷（太原工具厂拉刀分厂，山西太原 030008）摘要：在拉削过程中切屑形状的好坏直接影响加工表面的质量和拉刀的使用寿命，经过长期对拉刀的试拉实验以及用户使用情况反馈的总结，得出影响切屑形状的主要因素主要有6点：被拉削材料、齿升量、切削速度、容屑槽形状、刀刃形状、切削液。

关键词：拉刀；切屑；容屑槽中图分类号：TG715 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.12.078收稿日期：２０14－08－17；修回日期：２０14－11－17作者简介：杨晓婷（1980-），女，山西永济人，助理工程师，主要从事拉削刀具设计与制造研究，E-mail：37521844@。

拉削过程的特点是每个刀齿以较低的切削速度从被加工表面上切下薄而宽的切屑。

切削时，切屑被封闭在容屑槽内，不能从前刀面上自由排出，增加了拉削过程中切屑形成的复杂性。

若切屑形状不好，可能会发生挤压堵塞，此时，拉刀刀齿很容易遭到损坏。

切屑形状可用切屑厚度和卷屑状态来表示。

通常切屑厚度由一个齿的齿升量决定，卷屑状态以卷屑直径来表示。

拉削时切屑的卷屑情况有两种：一是完全不受容屑槽形状约束而自行卷曲的；二是在容屑槽的约束下被迫卷曲的[1]。

1 被拉削材料对切屑形状的影响1）崩碎切屑。

当拉削铸铁的切削厚度约为0.07 mm以下时形成崩碎切屑，切屑处理容易。

更厚的切屑虽形成管状屑，但连接不牢固，当拉刀容屑槽有效部分不足以容纳卷屑时，很容易挤压成碎片，其切屑均匀分布在槽中。

拉削青铜、黄铜、铝合金时的切屑与铸铁的类似。

2）自由卷屑。

自由卷屑的切屑是沿着容屑槽从里向外卷曲成螺旋状，其半径由小变大，在切屑填满容屑槽前，屑卷都是顺利地自由卷曲形成的。

这种屑卷卷得较紧、圈数较多，各圈之间的间隙小。

当容屑槽被填满后，只能通过压缩屑卷，减少各圈之间的间隙来容纳切屑，直到压扁或挤碎，此时，切削力增大，破坏正常拉削，损坏刀齿。

几种常用的断屑方法

几种常用的断屑方法
1、利用断屑槽
刀具监控断屑槽不仅对切屑起附加变形的作用．而且还能实现控制切屑的卷曲与折断。

只要断屑槽的形状、尺寸及断屑槽与主切削刃的倾斜角合适，断屑则是可靠的。

不论是焊接式刀具还是机夹式刀具，是重磨式刀具还是不重磨式刀具都可采用。

为了适用不同的切削用量范围。

硬质合金可转位刀片上压制有多种形状及不同尺寸的断屑槽，便于选用，这样既经济又简便。

这种方法是切削加工中应＊＊的方法，也是应用＊广泛的方法。

不足之处是刀具合理几何参数的确定，受到断屑要求的牵制。

2、利用断屑器
在车刀前刀面上装一个挡屑板1，切屑沿刀具的前面流出时，因受挡屑板1所阻而弯曲折断。

断屑器的参数Ln和α可按需要设计和调整，以保证在给定的切削条件下，断屑稳定可靠。

松开螺钉3 , 在弹簧4 的作用下，可使挡屑板1和压板2一起抬起，便于挡屑板调整和刀片的快速转位与更换。

这种断屑器常用于大、中型机床的刀具上。

3、利用断屑装置
断屑装置类型很多，一般可分为机械式，液压式和电气式等，断屑装置成本高，但断屑是稳定可靠的，一般只用于自动线上。

4、利用在工件表面上的预先开槽的方法
按工件直径大小不同，预先在被加工表面上沿工件轴向开出一条或数条沟槽，其深度略小于切削深度，使切出的切屑形成薄弱截面，从而折断。

这样，既保证了可靠的断屑，又不影响工件已加工表面的粗糙度。

即使加工韧性较大的材料时，断屑效果也很好。

例如在精镗韧性较大的工件材料（如40Cr等）时，在用其他方法很难断屑时，则可在被加工表面上拉削出纵向沟槽，再进行镗削。

采用这种方法能显出其的优点。

关于对切槽刀排屑槽角度的改进研究

240作者简介：赵艳梅（1969—　），女，汉族，湖北安陆人。

主要研究方向：机械加工。

在日常生产及教学工作中切槽刀主要进行切断工件，外沟槽，内沟槽，螺纹退刀槽，端面槽等加工工作。

切槽刀构成要素有一条主切削刃，两条副切削刃以及各种刀具角度构成。

因此在教学工作中作为教师需要教导学生将主切削刃刃磨平直，两个附后角要刃磨对称，并在主切削刃后2~3mm处刃磨一条排屑槽。

一、在实际教学工作中经过大量的摸索后发现，由于学生在使用切槽刀时普遍出现的问题（1）学生在实训工作中对切槽刀不够熟悉，操作方法不当极易将刀尖撞断。

（2）切槽刀经过长时间加工后切削刃磨钝后反复重新刃磨，导致切槽刀寿命消耗过快。

（3）由于切槽刀刀头较长，刚性较差，容易引起振动。

切削三要素选择不正确时刀具易折断。

（4）切槽刀加工槽深较深槽径较窄的工件时，排屑困难回退断屑需频繁操作，否则极易因排屑不顺畅导致刀具折断。

二、对以上出现的几种问题经过大量对切断刀刀具角度理论分析和实践操作后对上述问题出现的原因进行了总结（1）在教学用CA6140车床中使用刀具，刀具装夹在四方位刀架之上，伸出部分约为刀柄厚度的1~1.5倍，垫刀片使用数量应该尽量的少，但因为切槽刀特殊的工作性质要求导致刀身切削刃较窄伸长部分比其他车刀刀体部分更长，其本身刀体强度不强且需要伸出部分长于其他车刀刀体，导致在加工中车刀工作部分受到更大的冲击载荷更易发生刀尖崩碎和主切削刃折断现象。

（2）由于现在生产教学之中普遍将切断刀的排屑槽刃磨在主切削刃后2~3mm，形状刃磨成一条0.75~1.5mm的直槽，所以又极大的削弱了切断刀主切削刃的强度，更加降低了切槽刀的抗冲击震动能力。

所以当切断刀在加工中受到较强冲击时极易折断。

（3）由于在实操教学中切槽刀的频繁使用，会造成切槽刀切削刃被磨钝，在重新刃磨的过程之中会对主切削刃的硬质合金部分有一定的损耗，若将排屑槽刃磨在主切削刃后2~3mm处并刃磨成直槽时，几次重新刃磨之后就会将切削刃刃磨至排屑槽处，此时需将整个排屑槽全部刃磨掉，才能重新刃磨刀尖并重新再开一条排屑槽，如此循环往复每次在车刀主切削刃快要磨损到排屑槽之处时，都会磨掉0.75~1.5mm的硬质合金部分，导致切槽刀的使用寿命缩短，达不到设计寿命。

刀具断屑槽参数对断屑影响的分析

刀具断屑槽参数对断屑影响的分析谷艳丰【摘要】断屑是机械加工中保证加工质量的关键一环,利用刀具断屑槽进行合理断屑是断屑过程中非常有效的一种手段.文中对断屑槽各参数对断屑的影响进行了细致的理论分析,为设计合理有效的断屑槽提供良好的理论依据.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P34-36)【关键词】切屑控制;断屑槽;断屑性能【作者】谷艳丰【作者单位】沈阳工程学院,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】TG7111 引言图1 断屑槽示意图在机械加工中，金属切削过程是刀具和工件相互作用的过程，在这一过程中将产生大量的切屑。

切屑过长将会影响加工表面质量、刀具寿命、操作者的安全以及生产效率；切屑过碎，则造成切屑飞散和堆积，引起切削振动，损害刀具寿命，降低加工质量。

所以要想保证机械加工的加工质量，降低生产成本，提高生产效率就必须采取合理的断屑技术，将切屑折断成适当的长度，以便于排除和处理切屑，尤其是在自动化生产中更为关键。

实际加工中有许多断屑方法，但利用刀具断屑槽进行合理断屑是断屑过程中非常有效的一种断屑手段。

断屑槽断屑是利用材料的加工硬化和受冲击、受挤压而达到破坏强度的原理来断屑的。

刀片断屑槽能使切屑按预先设定的方式进行卷曲、流动和折断，使其形成“可接受”的良好屑形，从而实现对切屑的有效控制。

断屑槽的基本结构如图1所示，主要参数包括棱带宽度br1、主切削刃上槽宽Wn、刀尖角平分线上槽宽WΦ、断屑槽深度H、刃口高度h、宽深比ζ、反屑角θ、槽型斜角τ 等。

每个参数设置是否合理都直接影响着金属切屑过程中切屑折断的性能。

本文仅就可转位刀具断屑槽结构参数对切屑折断的影响进行分析。

2 断屑槽参数对断屑性能影响分析2.1 棱带宽度br1可转位刀片使用时，通过机械方法夹固在刀杆或刀体上，刀片的棱带在标准刀杆上就形成了角度为－6°的倒棱。

负倒棱的主要作用是增加切削刃强度，减少刀具破损。

可转位刀片断屑槽几何参数对断屑的影响

的角度进行重新考察。实际上，当前角 γ0、槽宽 Wn 和后壁升高量 h 确定后，直线圆弧型断屑槽的 Wn/H 值即被限定在一特定范围内，如图 4 所示。
在图 4（a）中，直线圆弧型演变为全圆弧型，槽深 H
最小，宽深比 Wn/H 最大，此时有：
Ｒ＝
姨Ｗ２n +h2
2sin（γ０＋arctan（h/Wn））
它额外装置和综合成本低等优点。但断屑槽设计的优劣，
对硬质合金可转位刀片的使用性能起着至关重要的作
用。采用断屑槽断屑虽有简单易行、不需附加装置的优
点，但是对一种刀片来说其断屑范围有限，在不同的切削
条件下，对断屑槽几何参数有不同的要求。正确理解可转
位刀片断屑槽几何参数对切屑的影响，对保证加工质量
有重要的意义。
SPECIAL REPORT 金属加工 / 工具 / 工艺 / 工装
h
Hmin
γ
R γ
三维断屑槽结构来扩大断屑范围。
2.3 刀尖角平分线上槽宽 WΦ 的影响三维槽型断屑效果与二维槽型断屑效果最大的不同
是三维槽对切屑产生较大的横向弯矩，从而使得切屑的
受力状态和流屑角发生了改变，有利于切屑的折断。而产
不易折断。增大槽深 H 断屑槽深度可以在一定程度上减
小槽底对切屑的阻碍，降低切削力，也直接影响刀片的刃
口强度，H 大时，刀片强度下降，易崩刃。
2.5 刃口高度 h 的影响
Wn br
θ
刃口高度以 h 是指棱
带顶面与刀片顶面之间的
h
H
γ
高度差，见图 3 所示。降低
棱带高度，即增大后壁升高
量，使有效断屑槽深度降图 3 刃口高度 h 的定义低，刀片的法向前角减小，

断屑槽技术资料：影响排屑的原因

断屑槽技术资料：影响排屑的原因刀具的断屑，对正常生产与操作者安全都有着重大影响。

在切削加工中，崩碎切屑会飞溅伤人，并易研损机床；在数控机床(加工中心)等自动化加工机床，由于其刀具数量较多，刀架与刀具联系密切，断屑问题就显得更为重要，只要其中—把刀断屑不可靠，就可能破坏机床的自动循环，甚至破坏整条自动线正常运转，所以在设计、选用或刃磨刀具时，必须考虑刀具断屑的可靠性。

目前刀具断屑槽在工邦邦等平台均可购买。

那么影响排屑的原因究竟有哪些呢？影响排屑的因素：1.切削条件：1)进给量2)切深3)切削速度●影响最大的是进给量，其次是切身，切削速度。

●进给量与切削速度成正比。

●切深与切削宽度成正比。

●进给量、切深中有最高值（有效范围）。

●切削速度与切削厚度成反比。

高速的有效范围狭窄。

2.工件材料：1)合金元素2)硬度3)热处理状态●这些与切削厚度和卷曲难易有关。

●软钢比硬刚切削厚度大。

●硬刚比软钢容易卷曲。

●不卷曲的切削的厚度薄。

在切削软钢的时候，即使切屑的厚度太厚也有不卷曲的时候。

3.刀具形状1)余偏角2)刀尖圆弧半径●余偏角与切屑的厚度和宽度有关。

●小为宜。

●刀尖圆弧半径与切屑的厚度和宽度及切屑流出方向有关。

●在精车中小的刀尖圆弧半径好，粗车时大的尖头圆弧半径好。

4.断屑槽形状1)前角2)断屑槽宽度3)断屑槽深度●切前与切屑厚度成正比。

●根据不同的工件材料，有一个最佳值。

●断屑槽宽度与进给量成正比，按此关系进行选择。

●小进给量的断屑槽宽度窄，大进给量的断屑槽宽。

●按断屑槽深度与进给量成反比例关系进行选择。

●小进给量的断屑槽深度深，大进给量的断屑槽深度浅。

5.切削液●湿式切削方面的有效范围大。

●特别是在小进给范围卷曲容易。

6.机床1)刚性2)功率界限●机床必须具备必要的功率及机械刚性。

●按照工件材料的大小选择合适的机床。

●。

可转位刀具之断屑分析

可转位刀具之断屑分析0.概述由于各种机械对其结构材料的使用性能要求越来越高，而且各种新型材料的不断出现，这对刀具加工提出了新的要求，尤其断屑性能等，特别是加工中心、数控机床、自动化生产线的加工，以及重型高效率切削等都要求刀具有稳定良好的断屑性能。

机夹可转位刀具是目前推广应用的一种新型刀具，它不但能满足机床对各种金属材料加工的需要，而且能基本上满足断屑需要，因为可转位刀片可压制成各种不同规格的标准断屑槽，只要根据所加工材料的性能，来选择适当种类和规格的断屑槽，再调整机床的切削参数和刀具参数，就能达到断屑的要求。

1.可转位刀具的断屑结构特点在GB2076-1980中规定了可转位刀片断屑槽形代号，是用一个字母表示断屑槽的宽度，国内外先后出现了许多形式的断屑槽，我国目前普遍采用的有14种断屑槽；H、J型槽为通槽；V、M、W、P、G、O型为封闭槽形。

下面简介这14种断屑槽的特点：（1）A、H、C型三种槽形特点是前后等宽，断屑范围比较窄，根据刀片的规格，目前生产的槽宽有2、3、4、5、6、8、10等几种宽度，主要用于切削用量变化不大的外圆切削，它们的区别是A、C是半槽，但C型槽带正刃倾角，切削比较轻快；H型槽为通槽，主要用于四边形刀片上，可进行切削量较大的切削。

（2）Y、J、U三种槽形特点是前宽后窄，排屑流畅，断屑范围广；而J、U 都带正刃倾角，切削轻快，U一般用于大切削量的切削。

（3）K型槽的特点是前窄后宽，随切削深度变大而变宽，切削屑变形较复杂，断屑范围大，断屑效果好，主要用于断屑比较难的材料切削。

（4）D型槽是沿切削刃有一排半圆形小凹坑，断屑效果好，主要用于孔切削。

（5）O型槽的特点是在刀尖处有一个圆形小凹坑，主要适用于外圆精车和半精车，能获得稳定的断屑，但不用于精加工和走刀量太大的场合。

（6）V、M、W、G、P五种型槽的特点是，它们都是封闭槽型，刀尖强度好，P型无断屑槽，主要用铸铁加工；V型槽有一级断屑槽，加工范围广，断屑好；M、W型分别有二级和三级断屑槽，断屑范围宽，但切削抗力大，适用于切削深度变化较大和切削用量变化范围大的加工，一般用在工件刚性好的仿形车和自动车床；P型槽是国外引进的一种新槽形，其断屑效果好，切屑力不大，排屑方向也很理想。