切屑控制攸關(guān)每個工廠的生死存亡，切削刀具業(yè)最關(guān)心的問題就是如何始終如一的保持延性鋼（例如SAE 1018、1020和8620）的斷屑能力并且很好的控制毛刺。切屑控制不當(dāng)會引發(fā)停機、零件報廢或返工等問題，甚至?xí)斐傻毒邤嗔岩l(fā)人員受傷事故和工廠停產(chǎn)，這些都是工廠不能容忍的底線。
   

    通常來說，在半精加工、精加工和可變切削深度應(yīng)用中存在切屑控制問題，汽車變速器行業(yè)的大多數(shù)車削加工都需要做好切屑控制。從亨利•福特（Henry Ford）和威廉•Ｃ•杜蘭特（William C. Durant）時代開始，這個問題就一直困擾著所有的汽車制造商。盡管汽車業(yè)和切削刀具業(yè)有十分先進的技術(shù)，但是加工這些延性材料，仍然令操作人員、工程師和生產(chǎn)管理者深感頭痛。從汽車業(yè)的已有經(jīng)歷和可預(yù)期的高峰生產(chǎn)水平來看，工廠無論如何都需要解決這一問題，才能順應(yīng)時代潮流，滿足生產(chǎn)需求，保持盈利能力。
   

     在解決切屑控制問題時，物理特性和經(jīng)濟成本都是首先要考慮的因素。我們一直都在使用的關(guān)于高效加工的方法，包括使用帶正前角的刀具和使用最大的刀尖半徑，在實際應(yīng)用中的效果卻不盡理想。因為盡管這些方案能使切屑變薄，從而延長刀具壽命并且提高生產(chǎn)效率，但同時也會大幅增加斷屑難度。除此之外，很多零件都有表面粗糙度（Ra）要求，只有使用大的刀尖半徑，才能達到合格的表面質(zhì)量。
   

     車削延性鋼材產(chǎn)生的細長切屑會嚴重破壞正常的加工和生產(chǎn)。如果不能很好地斷屑，切屑會纏繞住刀具而導(dǎo)致停機。如果老是出現(xiàn)停機，并且需要手動清理排出切屑，也會使操作人員感到十分煩惱。這不僅浪費時間，而且切屑溫度很高，邊緣又極其鋒利，很容易傷人。另外，切屑還能沿著工件移動，劃傷工件，最終導(dǎo)致零件報廢或返工。如果切屑太長纏在切削刃與零件之間，還會出現(xiàn)更多問題，因為如果刀具對切屑進行了“再切削”，會導(dǎo)致斷刀事故。
   

     在自動化操作中，切屑控制同樣會給物料搬運機器人或在線測量帶來問題，因為切屑會干擾機器人的性能，并給出錯誤的儀表讀數(shù)。
   

      掌握運行參數(shù)
 
   
     在量產(chǎn)加工環(huán)境中，零件加工包括鑄件和鍛件。材料整切通常不是問題。要改善這些加工作業(yè)的切屑控制需要考慮四個因素，即刀尖半徑、切削深度、進給率和刀片的頂面槽形。
     

     我們的目標是盡量增加切屑面積，而同時要保證零件精度，維持生產(chǎn)循環(huán)時間。為了增加切屑面積，切削深度不宜小于刀尖半徑。當(dāng)單側(cè)切削深度為0.010英寸且刀片刀尖半徑為0.031英寸時，切屑會變薄大約60%，因此斷屑變得更加困難。 
   

     過去的經(jīng)驗是，單側(cè)切削深度決不能小于刀尖半徑的66%，因為在該位置時，所有切屑都不再變薄（其變薄量為刀尖半徑和切削深度的函數(shù)）。為了提高進給率而增加切屑面積，需要調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速是對刀具壽命影響最大的切削參數(shù)。雖然切削深度和進給率也很重要，但影響要小得多。 
   

     當(dāng)然，根據(jù)其他經(jīng)驗，提高進給率會降低表面質(zhì)量。這種情況下，最好使用修光刃。當(dāng)首次引入修光刃刀片時，他們只用作改善表面質(zhì)量。但是，我們現(xiàn)在已經(jīng)意識到通過提高這些修光刃刀片的進給率，既能保證表面質(zhì)量，同時又能提高生產(chǎn)效率。
   

     利用刀片技術(shù)

   
     當(dāng)今大多數(shù)車削刀片都有一個槽形被壓入前刀面，便于切屑控制。現(xiàn)在有成千上萬種槽型可供選用，工廠可以根據(jù)不同應(yīng)用和零件材料選擇最佳槽型。當(dāng)加工延性鋼時，只有滿足了這些材料對刀片的特殊要求才能形成恰當(dāng)?shù)那行肌?br />   

     大多數(shù)情況下，應(yīng)當(dāng)選用邊緣線或主切削刃邊比較窄的刀片。如果是可變切削深度的一次性走刀，通常使用主切削刃邊為0.004”~0.010”的槽型。此時的關(guān)鍵是保證進給率要超過主切削刃寬度。當(dāng)進給率超過主切削刃寬度時，才能充分利用刀片槽型的前角和切屑成形能力。前角是剪切掉材料，而不是通過刃邊去把材料擠掉。當(dāng)加工的進給率小于主切削刃邊寬度時，會產(chǎn)生熱量，對刀具壽命不利。優(yōu)化進給率和刃邊寬度都能充分利用槽型的切屑成形能力。槽型的不同角度和“凸出部分”的設(shè)計都是為了將切屑排入斷屑結(jié)構(gòu)中從而實現(xiàn)自動斷屑。如果是低進刀量的應(yīng)用，這些卷屑槽或凸出部分需要靠近切削刃線，尤其要位于刀片刀尖半徑處。
  

     最難的斷屑是處理最短的切屑，最短切屑剛好出現(xiàn)在切深的刀尖半徑上方。因此，優(yōu)化切削時，必須調(diào)整切深和刀尖半徑。使用比常規(guī)更小的刀尖半徑并采用修光刃比較切實可行。
   

     某些情況（例如高強度的材料）下，背離主切削刃可能更利于斷屑。采用負角的主切削刃可在切削刃前邊緣線以外形成一堵“后墻”，在這種情況下，這是能控制切屑的唯一方式。
    

      成功秘訣—正確編程

   
     無論是斷屑還是刀具“去毛刺”，編程是否正確將獲得迥然不同的結(jié)果。舉一個簡單的例子，外圓車削的背離表面加工是我們通常采用的刀具路徑。當(dāng)我們用CNMG刀片進行表面加工時（即采用背離工件中心線方式車臺肩面），導(dǎo)入角為85度。這個角度比常見的高進給銑刀的導(dǎo)入角大，后者通常為75~80度。高進給銑刀的前提條件是盡量使切屑變薄，以便以0.040~0.060英寸每齒的進給率提高生產(chǎn)效率。因而當(dāng)?shù)镀畴x中心線加工時，會形成長帶狀薄切屑。取而代之，較好的方法是朝內(nèi)或從外表面朝向工件中線加工。因為這樣我們可利用-5度的導(dǎo)入角，使切屑厚度增加。
   

     延性材料加工的另一個挑戰(zhàn)是仿形切削并形成圓弧半徑。在多數(shù)情況下，我們可正確設(shè)置機床參數(shù)，并選擇正確的車削槽型，找到外圓和端面切削最佳斷屑的位置。但是，在仿形切削中，這些相同的參數(shù)和相同槽型會產(chǎn)生不受控制的切屑。在此類情況下，有時需要首先優(yōu)化加工特征的某個部分。例如，在車內(nèi)孔圓弧半徑時，先插削半徑處的某些點會利于斷屑并可獲得小的圓弧半徑。
   

      保持良好冷卻

   
     高壓冷卻的出現(xiàn)對延性材料的切屑控制影響很大。壓力為1000 psi的冷卻液可使鈦合金切屑斷成粗粉。此技術(shù)已經(jīng)在典型的汽車用的鋼材上做過試驗，但沒有成功，因為壓力需要在2000 psi以上，才能進行有效的切屑控制。通常來說，高壓泵公司提供的泵的水基冷卻液壓力為1000 psi，純油壓力為2000 psi。但是，不久的將來，這些公司就會生產(chǎn)出更高壓力的泵來解決這些問題。
   

    加工延性鋼材時，控制切屑和避免毛刺已不是新問題。新的挑戰(zhàn)是切削刀具公司和工廠是否能一如既往地攜手合作，共同解決這些問題。有時候，新產(chǎn)品上市宣傳時承諾解決所有問題，可是最后發(fā)現(xiàn)僅限于某些應(yīng)用或只能解決部分問題。
   

     任何工廠都不希望發(fā)生不必要的停機、或者由于廢料或返工而浪費時間和金錢，也不想扔掉斷裂的刀具或危及員工安全。知道如何使用正確的切削刀具參數(shù)有效加工這些材料、采用最新的刀片槽型和高壓冷卻技術(shù)來提高生產(chǎn)效率和盈利能力，這些都有助于滿足工廠當(dāng)今和以后在汽車變速器零件加工方面日新月異的需求。