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        摘要： 切屑形態(tài)是影響深孔加工排屑的關(guān)鍵性因素。通過(guò)對(duì)40CrMoA 進(jìn)行鉆削的過(guò)程，研究錯(cuò)齒BTA 深孔鉆3 個(gè)切削刃（中心刃，中間刃和邊刃）產(chǎn)生的切屑形態(tài)，計(jì)算切屑的變形系數(shù)；分析在同一切削條件下錯(cuò)齒BTA 深孔鉆產(chǎn)生3 種不同切屑形態(tài)的原因， 為深孔鉆削40CrMoA 切削參數(shù)以及刀具的優(yōu)化打下基礎(chǔ)。
 
        關(guān)鍵詞： 深孔加工； 40CrMoA； 錯(cuò)齒BTA 鉆； 切屑形態(tài)； 變形系數(shù)
 
        0 前言
 
        隨著裝備制造業(yè)的進(jìn)步，發(fā)展迅速的深孔加工技術(shù)卻受到諸多問(wèn)題的制約。封閉條件下切削，斷屑和排屑困難，系統(tǒng)剛性差,加工質(zhì)量難以保證等都是深孔加工中急需解決的問(wèn)題。其中，斷屑和排屑是深孔鉆刀具設(shè)計(jì)和使用最大課題。
 
        由于40CrMoA 的塑性大， 導(dǎo)熱性差等原因，在鉆削過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)切屑堵塞、刀具磨損嚴(yán)重、表面質(zhì)量差等問(wèn)題，導(dǎo)致加工不能高效、連續(xù)進(jìn)行。為了提高40CrMoA 的產(chǎn)品合格率和鉆削效率，運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)法， 對(duì)其鉆削后的切屑形態(tài)進(jìn)行分析，為鉆削40CrMoA 切削參數(shù)以及刀具的優(yōu)化打下基礎(chǔ)。
 
        1 、實(shí)驗(yàn)條件
 
        設(shè)備T2120 深孔鉆床，工具為顯微鏡。刀具可轉(zhuǎn)位錯(cuò)齒BTA 深孔鉆（其刀片材料及其角度如表1 所示）。
 
        工件材料40CrMoA，HB260。加工方式工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給。加工孔徑尺寸直徑準(zhǔn)30 mm，長(zhǎng)度960 mm。
 
        表1 錯(cuò)齒BTA 三刀齒的材料及角度
 
        2 、數(shù)據(jù)收集及結(jié)果分析
 
        保持主軸轉(zhuǎn)速630 r/min， 進(jìn)給量0.047 mm/r，分階段采集孔加工過(guò)程中產(chǎn)生的具有代表性的切屑，在工具顯微鏡下測(cè)量切屑厚度及寬度，每個(gè)切屑分多次測(cè)量得到其寬度和厚度的平均值，并計(jì)算切屑的變形系數(shù)。為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加清晰，運(yùn)用Matlab 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如圖1、圖2 所示。

        2.1 切屑變形系數(shù)的計(jì)算
 
        根據(jù)金屬切削原理，在切削過(guò)程中，刀具切下的切屑厚度ach通常都要大于工件上的切削層厚度ac， 切屑厚度與切削層厚度之比稱為切屑變形系數(shù)，即

        根據(jù)式（1）、式（2）計(jì)算切屑變形系數(shù)如圖3 所示。

        2.2 試驗(yàn)結(jié)論
 
        （1）40CrMoA 在同一切削條件下，BTA 鉆頭3個(gè)刀齒產(chǎn)生的切屑形態(tài)變化不一。就切屑厚度而言，中心齒、中間齒產(chǎn)生切屑厚度變化較為明顯；邊齒產(chǎn)生的切屑在入鉆和出鉆2 個(gè)階段厚度有明顯的變化，加工過(guò)程中切屑厚度幾乎穩(wěn)定在0.12 mm。就切屑寬度而言，中心齒所產(chǎn)生的切屑寬度變化明顯； 中間齒和邊齒所產(chǎn)生的切屑寬度總體趨于穩(wěn)定，但在加工過(guò)程中的某一階段由于加工振動(dòng)會(huì)有些變化，加工恢復(fù)常態(tài)后趨于穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)各個(gè)刀齒切屑寬度的測(cè)量，證明深孔加工切屑不僅存在向上卷曲，也存在橫向卷曲，切屑寬度系數(shù)也是衡量切屑折斷和流出的重要參數(shù)之一；
 
        （2）通過(guò)對(duì)BTA 鉆頭3 個(gè)刀齒所產(chǎn)生的切屑的屑型分析， 中心齒切屑多為C 形屑和螺卷狀切屑，中間齒切屑多為軟皺帶狀切屑，邊齒切屑多為長(zhǎng)硬帶狀切屑。中間齒切屑和邊齒切屑極易發(fā)生相互纏繞的情況，造成排屑通道堵塞；
 
        （3）鉆削40CrMoA 過(guò)程中，切屑變形系數(shù)在4左右時(shí)，產(chǎn)生C 形屑；切屑變形系數(shù)在2.5 左右時(shí)，產(chǎn)生帶狀切屑。說(shuō)明鉆削40CrMoA 要盡量調(diào)整加工參數(shù)，使其切屑變形系數(shù)保持在4 左右，能夠保證切屑的順利排出。
 
        BTA 刀具鉆削40CrMoA 過(guò)程中3 個(gè)刀齒產(chǎn)生上述切屑形態(tài)的原因主要是鉆削過(guò)程中，切削速度沿邊刃到中心逐漸減小直至接近0， 而切屑流出速度主要受切削速度的影響，從而導(dǎo)致了BTA 刀具3個(gè)刀齒所產(chǎn)生的切屑形態(tài)差別很大。中心齒切削速度和切屑速度都很小，切屑變形大、硬化嚴(yán)重，易折斷，從而產(chǎn)生C 形屑；中間齒、邊齒切削速度大，切
屑變形小、塑性大，不易折斷，從而產(chǎn)生軟皺狀和長(zhǎng)硬帶狀切屑。
 
        3 、結(jié)語(yǔ)
 
        錯(cuò)齒BTA 鉆3 個(gè)刀齒產(chǎn)生的切屑形態(tài)差別很大，中心齒切屑多為C 型屑或螺卷狀切屑，容易排出；中間齒切屑多為軟皺帶狀切屑，不易排出；邊齒切屑多為長(zhǎng)硬帶狀切屑，較難排出。影響40CrMoA深孔加工排屑的主要因素是中間齒和邊齒所產(chǎn)生的切屑。在實(shí)際加工過(guò)程中，通過(guò)觀察切屑形態(tài)，適時(shí)的改變切削參數(shù)，獲得容易排出的C 形屑，是本試驗(yàn)研究的意義所在。