切斷中的最佳化因素

　　【中國幕墻網 4月21日消息】切斷是機加工領域的常見工序，其過程貌似簡單、直接，但實際上包含了很多因素，面臨著眾多的技術挑戰，選擇和應用合適的刀具解決切斷問題，這一切便可迎刃而解。

　　生產中需要執行的工序常常包括棒料、管材和機械零件的切斷。作為一種車削工序，盡管大量切斷只涉及工件直徑為12～50mm的范圍，但實際上切斷可涵蓋的工件直徑范圍為0.5～800mm。由于這一工藝經常位于第一道工序或者最后一道工序，因此其加工質量必須得到很好的保證。這其中切斷直徑大小最為重要。為了使工序更為高效，它對刀具裝夾、類型、尺寸甚至槽形來說都息息相關。企業只有緊跟切斷刀具和切斷方法的技術發展步伐，才能在加工車削件和多任務零件方面更具競爭力。

　　切斷所面臨的挑戰

　　切斷工序看上去十分簡單，但實際上在現代車削的高生產效率條件下，安全地執行這些工序需要克服很多挑戰。主要有：毛刺和飛邊形成、切屑形成和排屑、振動趨勢以及不一致且過早的刀具磨損等。在車間執行切斷工序時，企業十分關注生產效率、加工穩定性、無故障切削、刀具壽命可預測性以及零件質量一致性等問題。如果采用合適的刀具和應用，這些問題皆可解決。

切斷工序的選擇

　　1．切斷的基本因素

　　切斷應該是3項基本因素的組合：刀板懸伸、刀具寬度和進給量。刀板懸伸影響著刀具寬度，從而影響其最大強度；刀具寬度又會影響刀具可能的進給量，而進給量則決定著完成工序所需的時間。此外，進給率也決定著刀片槽形——鋒利的刀片槽形適合低進給，而堅固的刀片槽形則適合高進給。當然，進給率也與加工條件有關系。加工條件可以通過穩定性水平、材料狀況和切削類型進行評估。工件材料也可影響加工條件以及刀片牌號和切削參數的選擇。

　　2．確定切斷工序

　　確定切斷工序應首先考慮批量大小。從相似切削的次數可以得到啟發，并且這將影響刀具選擇的通用性和專用性。對于每個零件存在多項甚至一項變化的應用場合，往往需要通用刀具，以便執行不同任務的解決方案。其次，批量生產中使用的專用刀具在性價比、安全和質量上應盡可能高地保持一致。最后，對于中等批量生產應用，利用最少量的合適刀具獲得高生產效率和安全性是其最重要的特性。

刀具的選擇

　　1．切削系統的選擇

　　根據加工條件，首先要選擇合適的刀柄類型和刀具系統。這些與工件直徑大小有很大的關系，因為刀柄參數與要求的切削深度直接相關。切斷時大多數切削深度處在6～28mm的中等加工范圍；深切斷的切削深度為28～55mm；淺切斷的切削深度則為0.25～6mm。

　　選擇刀柄時，通用性和穩定性之間需要綜合平衡考慮相關的批量大小和操作變化：一方面，由于刀具懸伸可設置成適合不同直徑的尺寸，因此可用帶可調整刀板的刀具用加工各種各樣的工件直徑；另一方面，帶整體式增強刀板的刀柄只適合一定范圍的直徑，但能提供最大的強度。而介于兩者之間的是通用切斷刀具，采用螺釘式或彈性夾緊的單刃或雙刃刀片，選擇最大的刀柄尺寸，增加刀具的穩定性，從而可適應不同切深的變化。螺釘夾緊意味著最高的刀片/刀柄穩定性，而彈性夾緊則可利用窄刀具增加通用性和可達性，這樣就只需切削少量材料，并且需要的機床功率也較低。

　　2．刀片選擇

　　切削刃在切削過程中至關重要。它將在切削中引導刀具，并控制切屑，同時決定飛邊和毛刺的形成以及高效切削不同的材料。刀具穩定性的決定因素是相對較薄的刀片與刀柄之間的接口質量。為了保持穩定性，就需要良好的軌道和V形刀片座結構，并最好與相對較長的刀片配合使用，這種結構對切斷刀具性能來說很重要。

　　刀片寬度因切斷刀具的切削深度大小而異，小切削深度（工件直徑）可使用薄刀片，而大切削深度則需使用更寬的刀片以保證強度。

　　刀柄上的刀片座型號與刀片寬度相對應，每種系統都有其特定的刀片寬度范圍，例如CoroCut單、雙刃系統具有8種不同的刀片寬度，范圍為1.5～8mm不等；而CoroCut 3則適合于淺切斷，具有3種刀片寬度，范圍介于1～2mm之間。

　　當為工序選擇刀片槽形和牌號時，應當確立切削刃鋒利性、強度和寬度最合適的組合，以確保盡可能高的進給量，從而獲得最高的生產效率。鋒利的刃槽形易于切削，所需機床功率小，并且最小化了振動趨勢。堅固的槽形負前角更大，切削刃也得到增強，因此能承受住要求更苛刻的切削和粗加工，并且可以實現更高的進給量。加工條件和操作變化決定了選擇方向，并且通常存在平衡，尤其在需要一定程度的通用能力時，半精加工槽形就是其良好的選擇。通過選擇不同刀片，就能獲得各種最佳化的可能性——Wiper（修光刃）刀片用于提高表面質量和進給；而增強的刀片圓角則可獲得更高的進給能力和安全性，并通過更軟的切削作用和毛刺最小化實現良好的切削控制。

　　對于刀片牌號選擇，切削刃強度應該是最初要優先考慮的因素，因為強度可確保切斷工序的安全性。這意味著應優先考慮韌性，而不是更鋒利和更硬的槽形和牌號。其次基于操作因素和加工條件獲得合乎要求的表面質量和進給量，并繼續改進牌號使其更為耐磨，從而獲得更高的進給和更長的刀具壽命。

　　避免毛刺形成并最小化飛邊

　　毛刺形成是切斷工序中的一個必然現象，切削刃的前角（主偏角）很大程度上決定了毛刺的形成：0°主偏角一般會產生最筆直的切削路徑和最佳的表面質量，但是會在切口末端留下毛刺；斜角刃就能最小化或完全切掉毛刺，但具有較大前角的切削刃會對切口的直線度產生負面影響。因此，盡管從鋒利方面應考慮選用10°～15°的前角，但適中的斜角刃（5°）通常為最佳選擇。

　　在限制飛邊形成方面，切削刃的鋒利性起到了很重要的作用。磨削的正前角切削刃可以最小化飛邊，而帶有大圓角刀尖的堅固槽形則容易形成飛邊。在這方面，當采用同一刀具或精加工刀具切斷之后的額外走刀可能是獲得最佳生產效率的一種解決方案。

　　結語

　　優化裝夾不僅可影響工序結果，而且也對可優化的程度產生影響。基本原則是最小化刀具懸伸以獲得剛性，并確保切削刃盡可能靠近中心線。切斷棒料時，所切削的工件直徑會不斷變小，切削速度因此會顯著降低，從而增大積屑瘤在切削刃上形成的趨勢，進而對刀具壽命產生負面影響。提高主軸轉速并在貫穿前將進給量降低幾毫米能夠彌補這種不利影響。

　　對于競爭激烈的切斷應用來說，最佳化進給量幾乎總是優先考慮的一個因素。進給量在很大程度上決定生產效率的高低。進給也意味著可以在切削、停留或啄進期間通過改變進給來控制切屑形成。在降低切削速度時也可提高進給量以最小化振動趨勢。進給量也應針對正確的刀具壓力進行設置以確保直刀具路徑，并在切斷終了前有所降低以免強行切斷，同時在間斷切削時確保其安全性。 【完】