积屑瘤论文

课题：《积屑瘤之研究》

学院：中原工学院信息商务学院 班级：ZB机自111 姓名：郜瑞平

摘要：在精切削加工时，为什么采用极低或高速切削时工件表面粗糙度低？为

什么采用润滑性能好的切削液、刀具前角大、进给量和刀具主偏角小工件表面粗

糙度低？为什么工件材料硬度高、脆性大的材料，在切削时粗糙度低？怎么保证加工质量，值得深思。本文论述了在切削塑性材料过程中一种常见的物理、力学作用下，积屑瘤的生长条件，消失、防止措施，及对精加工表面粗糙度产生的影响。本文主要讲述积屑瘤的形成，对其进行分析，寻求最佳方案和控制方法。

关键词：积屑瘤现象 原因分析 控制方法

Digest: In precision machining, why use a very low or high-speed cutting

of low surface roughness? Why use lubrication cutting fluid, a large rake angle, feed rate and tool surface roughness of the primary angle of small low? Why work-piece material hardness, brittleness of the material, the low roughness during cutting? How to ensure processing quality, it is worth considering. This article discusses the process of plastic materials in cutting a common physical and mechanical effects, the growth conditions BUE, disappeared, prevention measures, and surface roughness on the impact of finishing. This paper describes the formation of BUE, analyze it, find the best programs and control methods.

Keywords: product crumbs tumor, cause analysis, control method 序言：

在常切削过程中，用中等或低的切削速度切削钢、铝或其他塑性金属时，会发现一小块金属牢固地粘附住所用刀具的前刀面上，这一小块金属就是积屑瘤，如图1所示。积屑瘤是被切金属在切削区的高压和大摩擦力作用下与刀具刃口四周的前刀面上粘结形成的。这块金属受到加工硬化的影响，其硬度可比基体高2～3倍，因此可以代替刀刃切削。积屑瘤在切削过程中是不稳定的。它开始生长到达一定高度以后，发生脆裂，被工件和积屑带走而消失，以后又开始生长，从小到大，又破碎消失，周而复始地循环。由于它时现时失、时大时小，使工件表面呈高低不平，使粗糙度增大和工件尺寸精度降低。还由于它的生长与消失，改变着刀具前角，影响着刀具在切削过程中的挤压、摩擦和切削能力，造成工件表面硬度不均匀，还会引起切削过程振动，加快刀具磨损、因此，在精加工时应采取措施，避免产生积屑瘤。

1、积屑瘤的形成

在生产中，对钢、铝合金和铜等塑料性材料的车、钻、铰和攻螺纹加工中，经常会看到一种现象， 即在刀具前面会粘结一些工件的材积屑瘤在切削过程中并不稳定，时大时小，时生时灭，常常伴有振动出现，对工件加工精度的影响很大。与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，料，最后形成一个硬度很高的楔块。这个楔块称之为积屑瘤， 也可称刀瘤。“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。 如图（1）所示：

图（1）

2、影响积屑瘤的主要因素

由于积屑瘤是在很大的压力、强烈摩擦和剧烈的金属变形的条件下产生的。因而，切削条件也必然通过这些作用而影响积屑瘤的产生、长大与消失。 2.1、工件材料:当工件材料的硬度低、塑性大时，切削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数（大于1）和接触区长度比较大。在这种条件下，易产生积屑瘤。当工件塑性小、硬度较高时，积屑瘤产生的可能性和积屑瘤的高度也减小，如淬火钢。切削脆性材料是产生积屑瘤的可能更小。

2.2、刀具前角:刀具前角增大，可以减小切屑的变形、切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热，可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。据有关资料介绍，刀具前角γ0≥40时，积屑瘤产生的可能就小。

2.3、切削速度:切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。当刀具没有负倒棱时，在极低的切削速度条件下，不产生积屑瘤。以中碳钢为例，切

削速度Vc<2m/min时，不产生积屑瘤。当Vc>2m/min～30m/min时，积屑瘤从生产到生长到最大。也即是说，切削温度为300℃ 左右时，切屑与刀具间的摩擦系数最大，积屑瘤达到最高高度。随着切削速度相应的切削温度提高，积屑瘤的高度逐渐减小。高速切削时（Vc> 120m/min），由于切削温度很高（800℃以上），切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消灭。所以我们日常精加工时，为了达到较低的已加工表面粗糙度的办法是采用在刀具耐热性答应范围内的高速切削，或采用低速（Vc<5m/min）切削，以防止积屑瘤的产生，提高已加工表面的质量。

2.4、切削厚度:切塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增加生成积屑瘤的可能性。所以，在精加工时除选取较大的刀具前角，在避免积屑瘤的产生切削速度范围内切削外，应采用减小进给量或刀具主偏角来减小切削厚度。

3、积屑瘤的作用

优点：积屑瘤的硬度比原材料的硬度要高，可代替刀刃进行切削，提高了刀刃的耐磨性；同时积屑瘤的存在使得刀具的实际前角变大，刀具变得较锋利。 缺点：积屑瘤的存在，在实际上是一个形成、脱落、再形成、再脱落的过程。 部分脱落的积屑瘤会粘附在工件表面上。而刀具刀尖的实际位置也会随着积屑瘤的变化而改变。同时，由于积屑瘤很难形成较锋利的刀刃，在加工中会产生一定的振动。所以这样加工后所得到的工件表面质量和尺寸精度都会受到影响。

4、积屑瘤的控制

1、材料的性质 材料的塑性越好，产生积屑瘤的可能性越大。因此对于中、低碳钢以及一些有色金属在精加工前应对于它们进行相应的热处理，如正火或调质等，以提高材料的硬度、降低材料的塑性。

2、切削速度 当加工中出现不想要的积屑瘤时，可提高或降低切削速度，亦可以消除积屑瘤。但要与刀具的材料、角度以及工件的形状相适应。

3、冷却润滑 冷却液的加入一般可消除积屑瘤的出现，而在冷却液中加入润滑成分则效果更好。

5、积屑瘤对前角的影响

当积屑瘤粘附在前面上时，可使刀具实际工作前角增大，减小切削变形和切削力。当积屑瘤高度达到最大值时积屑瘤前角γb可至30度左右。如图（2）所示

图（2）

6、产生积屑瘤的利弊

大量的实验可以证实，积屑瘤的金相组织与工件母体材料相比未发生相变，而是受了强烈的塑性变形的被切材料的堆积物。变形后切屑的硬度大幅度提高，由它代替了刀刃切削，并继续剪切软的金属层，依次层层堆积，高度逐渐增加。而长高的积屑瘤，在外力或振动的作用下，可能发生局部断裂或脱落现象。所以积屑瘤的产生、成长和脱落过程是周期重复地进行的，因而会造成切削时的振动。由于其硬度高于工件材料，在加工中它代替刀刃切削，起到了保护刀刃的作用；同时也增大了刀具的实际前角，使切削变得轻快，减小了切削变形，这是它的积极作用。但由积屑瘤形成的圆弧刃口对工件产生挤压和过切现象，会使加工精度低；同时积屑瘤脱落后粘附在已加工的表面上，会使表面粗糙度值增大，形成毛刺亮斑。所以，在粗加工阶段，积屑瘤是允许存在的；但在精加工阶段，则应尽量避免其产生。

7、精加工时怎样避免产生积屑瘤

在精加工时，为了减少积屑瘤对加工表面质量的影响，可采取下列措施减少或避免积屑瘤的产生： 1、降低或提高切削速度。这样就可以使切削温度低于或高于积屑瘤产生的相对温度区域，控制它的产生。由实验可知，切削一般钢材时，切削速度Vc>120m/min或Vc<5m/min已加工表面粗糙度低，说明刀具上积屑瘤很小或没有。

2、采用润滑性能好的切削液。住切削易产生积屑瘤的工件材料时，采用润滑性能好的极压切削油或植物油，可使切屑和刀具间形成润滑膜的吸附膜。大大减少它们间的摩擦，在刀具上也不易产生积屑瘤。

3、增大刀具前角。积屑瘤是在比较高的压力和适宜的温度下产生的。当前角

增大后，就可以减小切屑与刀具前刀面接触区的压力，使切削力减小，切削温度降低，积屑瘤生成的可能就会减小。

4、适当提高工件材料的硬度。可采用热处理工艺，对钢材材料正火、调质等方法，提高材料的硬度。因为材料软、塑性大，就容易产生积屑瘤。当工件材料的硬度达到HRC50以上时，不论什么切削速度下切削，均不会有积屑瘤的产生。

5、降低前刀面的表面粗糙度。这样可以减小切屑与前刀面的摩擦，使切屑不易生成。

9、总结

1、精加工时，要避免积屑瘤的发生，必须在积屑瘤产生的切削速度范围以外进行切削。

2、防止积屑瘤产生的措恤，要根据切削条件的具体情况予以采用。采取的方法不同得到结果一定不同。因此，要根据条件而议，采取必要的措施。 3、积屑瘤在这一过程的现象看来很小，这一问题往往被忽视，成为精加工时的一大技术问题。只有重视它，采取相应措施控制它的产生，以达到所加工产品的质量要求。 参考文献

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