汽车变速器零件加工的断屑与毛刺控制技巧

gutianxiang

切屑控制攸关每个工厂的生死存亡，切削刀具业最关心的问题就是如何始终如一的保持延性钢（例如SAE 1018、1020和8620）的断屑能力并且很好的控制毛刺。切屑控制不当会引发停机、零件报废或返工等问题，甚至会造成刀具断裂引发人员受伤事故和工厂停产，这些都是工厂不能容忍的底线。

通常来说，在半精加工、精加工和可变切削深度应用中存在切屑控制问题，汽车变速器行业的大多数车削加工都需要做好切屑控制。从亨利•福特（Henry Ford）和威廉•Ｃ•杜兰特（William C. Durant）时代开始，这个问题就一直困扰着所有的汽车制造商。尽管汽车业和切削刀具业有十分先进的技术，但是加工这些延性材料，仍然令操作人员、工程师和生产管理者深感头痛。从汽车业的已有经历和可预期的高峰生产水平来看，工厂无论如何都需要解决这一问题，才能顺应时代潮流，满足生产需求，保持盈利能力。

在解决切屑控制问题时，物理特性和经济成本都是首先要考虑的因素。我们一直都在使用的关于高效加工的方法，包括使用带正前角的刀具和使用最大的刀尖半径，在实际应用中的效果却不尽理想。因为尽管这些方案能使切屑变薄，从而延长刀具寿命并且提高生产效率，但同时也会大幅增加断屑难度。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径，才能达到合格的表面质量。

车削延性钢材产生的细长切屑会严重破坏正常的加工和生产。如果不能很好地断屑，切屑会缠绕住刀具而导致停机。如果老是出现停机，并且需要手动清理排出切屑，也会使操作人员感到十分烦恼。这不仅浪费时间，而且切屑温度很高，边缘又极其锋利，很容易伤人。另外，切屑还能沿着工件移动，划伤工件，最终导致零件报废或返工。如果切屑太长缠在切削刃与零件之间，还会出现更多问题，因为如果刀具对切屑进行了“再切削”，会导致断刀事故。

在自动化操作中，切屑控制同样会给物料搬运机器人或在线测量带来问题，因为切屑会干扰机器人的性能，并给出错误的仪表读数。

掌握运行参数

在量产加工环境中，零件加工包括铸件和锻件。材料整切通常不是问题。要改善这些加工作业的切屑控制需要考虑四个因素，即刀尖半径、切削深度、进给率和刀片的顶面槽形。



我们的目标是尽量增加切屑面积，而同时要保证零件精度，维持生产循环时间。为了增加切屑面积，切削深度不宜小于刀尖半径。当单侧切削深度为0.010英寸且刀片刀尖半径为0.031英寸时，切屑会变薄大约60%，因此断屑变得更加困难。

过去的经验是，单侧切削深度决不能小于刀尖半径的66%，因为在该位置时，所有切屑都不再变薄（其变薄量为刀尖半径和切削深度的函数）。为了提高进给率而增加切屑面积，需要调整主轴转速。主轴转速是对刀具寿命影响最大的切削参数。虽然切削深度和进给率也很重要，但影响要小得多。

当然，根据其他经验，提高进给率会降低表面质量。这种情况下，最好使用修光刃。当首次引入修光刃刀片时，他们只用作改善表面质量。但是，我们现在已经意识到通过提高这些修光刃刀片的进给率，既能保证表面质量，同时又能提高生产效率。

利用刀片技术

当今大多数车削刀片都有一个槽形被压入前刀面，便于切屑控制。现在有成千上万种槽型可供选用，工厂可以根据不同应用和零件材料选择最佳槽型。当加工延性钢时，只有满足了这些材料对刀片的特殊要求才能形成恰当的切屑。

大多数情况下，应当选用边缘线或主切削刃边比较窄的刀片。如果是可变切削深度的一次性走刀，通常使用主切削刃边为0.004”~0.010”的槽型。此时的关键是保证进给率要超过主切削刃宽度。当进给率超过主切削刃宽度时，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，而不是通过刃边去把材料挤掉。当加工的进给率小于主切削刃边宽度时，会产生热量，对刀具寿命不利。优化进给率和刃边宽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”的设计都是为了将切屑排入断屑结构中从而实现自动断屑。如果是低进刀量的应用，这些卷屑槽或凸出部分需要靠近切削刃线，尤其要位于刀片刀尖半径处。

最难的断屑是处理最短的切屑，最短切屑刚好出现在切深的刀尖半径上方。因此，优化切削时，必须调整切深和刀尖半径。使用比常规更小的刀尖半径并采用修光刃比较切实可行。

某些情况（例如高强度的材料）下，背离主切削刃可能更利于断屑。采用负角的主切削刃可在切削刃前边缘线以外形成一堵“后墙”，在这种情况下，这是能控制切屑的唯一方式。

成功秘诀―正确编程

无论是断屑还是刀具“去毛刺”，编程是否正确将获得迥然不同的结果。举一个简单的例子，外圆车削的背离表面加工是我们通常采用的刀具路径。当我们用CNMG刀片进行表面加工时（即采用背离工件中心线方式车台肩面），导入角为85度。这个角度比常见的高进给铣刀的导入角大，后者通常为75~80度。高进给铣刀的前提条件是尽量使切屑变薄，以便以0.040~0.060英寸每齿的进给率提高生产效率。因而当刀片背离中心线加工时，会形成长带状薄切屑。取而代之，较好的方法是朝内或从外表面朝向工件中线加工。因为这样我们可利用-5度的导入角，使切屑厚度增加。

wangxingong

很好的文章，鞭挞了一些停止不前的有技术的人们，拿着老板给的高薪，却干不出对得起自己工资的事！！！！！顶

wangyun1

在机加工上用心 确实可以减少毛刺，但无法避免产生毛刺。只有用专业的设备去除。才能保证质量。

wangxingong

毛刺是齿轮生产中的主要问题，随之出现了很多种去毛刺的工艺，震动去毛刺，超声波去毛刺，热前去毛刺，热后去毛刺等等，还是根据自己的生产工艺而定。