排屑槽的几何形状

曹伟

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作 454000）

排屑槽的几何形状

曹伟

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作 454000）

排屑槽的几何形状主要影响所生成切屑的形状、切削力和刀具性能。研究排屑槽几何形状的目的之一是要使切屑在经过刀具前面时能不断卷曲起来。如果排屑槽的几何形状适合于所加工的材料和操作条件，则切屑通常是碰击在工件的未加工面上或刀片下方的刀杆侧上，并且在转一圈后就断了，这是有效的控制切屑。

排屑槽；前角；切屑；进给量；刀刃

如果刀片的前面是一个比较平坦的平面，则切屑会连续不断地带状排出。然后，它可能缠绕在刀架上，向外朝着操作者的方向伸去；或者，它可能缠绕到工件表面上，也许再次被刀具切削。总之，切屑失去了有效的方向控制。

但是，排屑槽几何形状的功用不只是卷屑。有时候，它们还起着显著地改善刀具性能和降低切削力的作用，这是因为它们能大大影响刀具的有效前角。使用模型压制刀具的排屑槽一般加大了前角——加大量取决于排屑槽的形状。

图1和图2表示排屑槽的形状是怎样影响前角的。在图1中，平坦顶部的刀片是以负前角进行切削的，因为刀片倾斜的角度是负值。在图2中，刀片以同样的角度夹持，但由于排屑槽的缘故，却是以正前角进行切削。

图1 平坦顶部刀片切屑直的流出

图2 排屑槽使切屑卷出

使用正前角刀具，通常可以降低切削力和摩擦力，切削力的降低减少了动力消耗，摩擦力的降低减少了加工中产生的热量，降低了加工零件的热变形，提高了加工零件的质量精度。因此，当切削速度一定时，可以提高刀具加工零件时的使用寿命；或者在不降低刀具寿命条件下，可以显著提高加工过程中的切削速度。

排屑槽的形状还决定了在刀片的两个边上是否都有刀刃。大进量的排屑槽通常要比普通的排屑槽深和宽。这些排屑槽的加深和加宽会降低刀片的强度和使用寿命，因此，要防止排屑槽在刀片的两边出现。如果只有一边有刀刃，则每个刀刃的价格就要增加，但是性能的改善往往超过减少刀刃使用寿命所付出的代价。

为了保持顶面的性能，排屑槽的形状应与加工条件相适应，而不是用加工条件去适应排屑槽的形状，以前说明了为了达到最佳加工状态如何配置切削深度和进给量间的关系。如果在加工过程中出现直的、混乱的或连续不断的螺旋形切屑时，则需要有低进给量的排屑槽。如果产生碎片屑、裂屑或切屑熔焊在一起时，那么，就需要有大进给量的排屑槽。附带说明一下，第二种情况可以人为有效地控制切屑，但是刀具寿命可能要降低。

为了简化对正确排屑槽的选择，Carboloy Systems（用钴作粘结剂的碳化钨硬质合金系统）制定了排屑槽用语表，如图3所示。排屑槽用语表的第一位数字（如48排屑槽中的4）表示进给量；按照进给量增加的次序，排屑槽从1到10进给排列。第二位数字（如48排屑槽中的8）表述刀刃的强度和切削力；按照刀刃强度增加的次序，排屑槽从1到10排列，按照切削力减少的次序，排屑槽从10到1排列。

Carboloy Systems提出了一个排屑槽宽度的选择标准，以适用于大多数加工情况。如表1所示的各种几何形状的刀片，根据它们的进给量范围、减少切削力的能力和有单边刀刃还是双边刀刃而分成三类。

图3 控制切屑和允许刀具寿命确定的进给量

表1 碳化钨硬质合金系统标准排屑槽的几何形状

如果是间隙切削，首先，就不需要排屑槽，因为此时切削刀具最重要的性能是最大的刀刃强度。对于这种切削首先要选择带T形刀刃棱面的刀片，如图4所示，因为刀具有很高的强度。其次，要选择带负前角平坦顶面的刀片，因为刀具也有很高的强度。

图4 带有T形刀刃棱面的刀片

单面低力排屑槽可以显著地减少切削力。在那些降低切削力能带来主要得益的场合，我们应当选用单面排屑槽，而不选用双面排屑槽。这包括进给量和切削深度受到机床功率限制的情况。在这种情况下，单面排屑槽不必增加功率消耗就能提高零件加工金属的切除率。在易于引起振动的加工中，如果安装的某些零件可能偏离公差要求的场合，也会因降低工件的切削力而符合公差带范围，加工出合格的零件。在一些普通的加工中，包括加工薄壁工件、镗长径比（l/d）很大的孔，以及需要每单位功率有较高的零件金属切除率的场合，都应当考虑使用单面排屑槽刀片。

双面排屑槽刀片的每个刀刃的成本较低。但是，单面排屑槽刀片一般可以提高刀具使用性能；在不降低刀具寿命的前提下可以提高被加工金属的切除率。

[1]Lehwald,W.PrufungvonHartmetalleninHinbrickaufdie Schneidenbeanspruchung beim unterbrochenen Schnitt，Dissertation T.H.Aachen，2000，2133-2142.

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[3]武文革.金属切削原理与刀具[M].北京：国防工业出版社,2009.

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[7]王晓霞.金属切削原理与刀具[M].北京：航空工业出版社,2000.

（责任编辑 陈永康）

Geometries of Chip Groove

CAO Wei
（Henan Professional College of Industry and Information Technology,Jiaozuo 454000,China）

The shape,the cutting force and tool geometry properties mainly influence the swarf discharging slot generated chip. One purpose of the study on chip groove geometries is to make the chip continue to curl up in front of the tool.If the chip groove geometries are suitable for the processing of materials and operating conditions,the chip is usually not bump in the workpiece machining surface,or below the blade of the knife rod side,broken in a turnback,it is effective to control chip.

chip room;anterior angle;chip;amount of feed;cutter edge

TH16

A

1008－7257（2015）02－0111－02

2014－09－09

曹伟（1963-），男，河南焦作人，河南工业和信息化职业学院讲师，主要从事机械制造方面的教学以及机械设备的设计和生产工作。