切屑管理的意義在金屬加工作業(yè)中越來(lái)越重要。切屑可以影響到工件的表面質(zhì)量并有可能損壞刀具。因此，在新型刀具的開發(fā)工作中，必須重視切屑的生成和排屑問題。
在日常金屬切削加工作業(yè)中，戴皮手套的設(shè)備操作工人用令人生畏的大鐵鉤把切屑從工件或刀具上生硬拽下來(lái)的情景越來(lái)越不多見了。但是，每個(gè)切削作業(yè)人員在實(shí)際工作中對(duì)此類情況還是屢見不鮮的。這就從另一個(gè)方面清晰地說明了切削作業(yè)中切屑管理的必要性。由于切屑不能自主地從工作區(qū)域里排出，在很多內(nèi)加工范圍內(nèi)所不希望出現(xiàn)的作業(yè)中斷的現(xiàn)象就成為了一種挑戰(zhàn)。
切屑可以在與工件表面的接觸和鉆孔作業(yè)中造成很大的質(zhì)量缺陷。在最嚴(yán)重的情況下，切屑還會(huì)卡在鉆孔邊緣和刀刃或基體之間，結(jié)果是加工過程受阻，甚至刀具發(fā)生斷裂。除了這些影響之外，還存在著一種危險(xiǎn)，即刀具受到高溫和切屑鋒利邊緣的危害，造成本體磨損的結(jié)果。最后一點(diǎn)便是，在加工結(jié)束之后往往需要在工件上和加工空間里進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的切屑清理作業(yè)。單單就拿排屑槽來(lái)說，切屑的特性就在很大程度上決定了所需要花費(fèi)的費(fèi)用。
最主要的切屑形狀及其切屑空間數(shù)
但是，在自動(dòng)化程度越來(lái)越高的背景下，加工流程的安全性也必須逐步加強(qiáng)，同時(shí)質(zhì)量要求和對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求也在日益提高，因此，Komet Group公司在研發(fā)和優(yōu)化內(nèi)加工切削刀具時(shí)把切屑生成和排放作為重中之重。
切屑是在三個(gè)重復(fù)性加工階段中從被加工工件上脫離下來(lái)的金屬顆粒物。在刀刃進(jìn)入金屬材料里時(shí)，材料首先被擠壓，然后推應(yīng)力增大，直至材料達(dá)到硬度極限。最大的推應(yīng)力出現(xiàn)在所謂的剪切面上，在那里材料顆粒物相互間發(fā)生松動(dòng)、變形和擠壓，從而生成切屑。切屑通過刀刃的切削面被排走，在遇到阻力時(shí)再次被擠壓。
圖2 在脆裂切屑生成時(shí)，刀片前方會(huì)產(chǎn)生裂紋。
切屑在工件沒有發(fā)生大的變形的情況下即可破斷
切削量和切屑形狀對(duì)于作業(yè)流程影響巨大
對(duì)于工藝流程及其安全性來(lái)說，切削量和切屑形狀是決定性的影響因素。切削量分為材料本身數(shù)量和實(shí)際占用空間的散亂的切屑量。當(dāng)然，散亂的切屑量要大于材料本身數(shù)量。所得出的切屑空間數(shù)取決于切屑的形狀。切屑空間數(shù)表述了切屑在離開刀具之后所具有的形狀。
究竟生成何種形狀的切屑，這主要取決于材料的材質(zhì)和切削的條件。比較重要的一點(diǎn)便是材料合金類型，例如含磷和含硫。至于切削條件方面，主要有切削速度、切削深度、進(jìn)給量和調(diào)節(jié)角度等因素。在刀具外形方面的主要影響因素有切削角度和切屑生成階段。
圖3 當(dāng)切屑材料受力超過其變形能力時(shí)，即可產(chǎn)生擠裂切屑
所生成的切屑按照其外部形狀進(jìn)行分級(jí)。這里需要注意到切屑的堆積密度（鋼材為t/m3）和操作人員可能遭受到的危險(xiǎn)以及刀具、工件和設(shè)備的損傷等問題。切屑空間數(shù)越小，則切屑所需的空間也就越小，可操作性就越強(qiáng)。出現(xiàn)帶狀和亂麻狀的切屑就非常不利，因?yàn)樗璧K了切屑的下落并構(gòu)成不容易從工件或刀具上脫落的切屑絲團(tuán)。此外，它還妨礙了切屑的自動(dòng)傳送。更有甚者，它還可能對(duì)工件表面造成傷害，并在某種程度上對(duì)勞動(dòng)安全造成威脅。
螺旋狀切屑雖然沒有像帶狀或亂麻狀切屑對(duì)工件和切屑排放帶來(lái)那樣不利的影響，但是也是為人們所不希望看到的。在切屑空間數(shù)上屬于最低一級(jí)的是短的切屑段（斷裂切屑）。但是，對(duì)于這些切屑也需要嚴(yán)加防范，因?yàn)樗锌赡軙?huì)發(fā)生噴濺并對(duì)操作人員造成危害或堵塞設(shè)備通道。隨著現(xiàn)有設(shè)備防護(hù)罩和保護(hù)性導(dǎo)向的逐漸完善，這個(gè)問題逐步得到解決。
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