产生积屑瘤的利弊

　　在生产实习中，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。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。如何控制和利用积屑瘤的产生，对初学者来说，会感到难以处理。下面笔者就这一问题，进行粗浅的探讨，以期对初学者有所帮助。
　　一、积屑瘤形成的条件
　　目前，关于积屑瘤的形成有许多解释，通常认为是由于切屑在前刀面上粘结造成的。切屑流出时，因受到刀具前面的挤压和摩擦作用，此外切屑面还具有很高的压力和高的温度，底层会产生严重塑性变形。因此，刀屑面的摩擦不同于一般金属接触面间的摩擦。由于温度和高压的作用，切削底部流速要比切削的上层缓慢，从而在底部形成了一个‘滞流层。当接触面接近切削处的压力，且温度达到一定程度时，滞流层会因流速为零而被剪断粘结在前刀面上。
　　二、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，会使加工精度降低；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。
　　三、在生产中抑制和消除积屑瘤的措施
　　1、采用低速或高速切削
　　积屑瘤的形成主要决定于刀屑面内的压力和温度，而切削速度是影响切削温度的主要因素，因此合理选择切削速度是避免积屑瘤产生的有效措施。以加工45钢为例，实际操作中多选择低速(v<3m，min)和较高速度(v>70m／min)，这时摩擦系数较小，粘结不宜产生，故一般不会产生积屑瘤：而在中等切削速度(v=15～30m／min)下，产生的积屑瘤最大。因此，生产中常选用低速精车外团、攻螺纹、铰孔等，以有效避免产生积屑瘤。此外，由于高性能刀具材料(如陶瓷)的应用和加工设备的改进提高(如数控机床)，可采用高速切削，既不受积屑瘤的影响，又可获得较小的表面粗糙度值，而且能提高生产效率。这一点对指导学生掌握技能技巧、理论联系实际有很大的帮助，使之容易理解和接受，能达到事半功倍的效果。
　　2、减小加工材料的切削变形
　　加工材料的机械性能不同，切削变心程度也不同。工件材料塑性越大(如低碳钢、低合金钢)，切削时变形越大，刀与屑面问的摩擦系数和接触长度就越大，此时最易产生积屑瘤，加工硬化也较严重。在生产中为了减小塑性变形，常选用较大前角的刀具来切削加工，这样才不易产生积屑瘤。经验表明，当前角达到40°～45°时，一般不会产生积屑瘤。
　　除此以外，减小进给量、提高刀具刃磨质量、合理选用切削液，这些都是在生产中经常采取的避免积屑瘤产生的有效措施。
　　(作者单位：河南省焦作市高级技工学校)