[发明专利]一种连续车削加工主动断屑方法

说明书

本发明为一种连续车削加工主动断屑方法，其核心思想是在每一次刀具切削走刀之前，对工件表面的特定位置进行表面改形和改性预处理，当刀具切削至预处理位置时，工件表面的新生切屑的厚度或材料特性存在突变，从而实现断裂；通过预处理位置、形貌和参数的控制，获得可靠、稳定、可控的断屑效果。本发明方法适用于解决无人值守产线上，切屑缠绕造成的加工停止、工件损伤、机器损坏等问题，能够保证金属连续切削过程不被刀具断屑性能不佳所困恼。相较于刀具断屑槽，本发明方法断屑效果更稳定可靠；相较于高压水/气射流断屑，本发明方法的能耗和成本更低，也更加环保。

所属技术领域

本发明涉及一种连续车削加工主动断屑方法，属于机械制造工艺和金属切削加工领域。

背景技术

断屑困难是金属切削加工时常面临的问题。切屑的缠绕和裹挟，不仅会损伤工件已加工平整表面，还会加剧刀具磨损；严重的，甚至造成机床损坏以及人员受伤。为避免出现切屑过长和缠绕，常需要人工监视切削状态或安装切屑检测装置。但是，上述举措并不能够完全消除不充分断屑带来的隐患；在加工铝合金、钛合金等高塑性金属材料过程中，很难真正做到无人值守。

现有断屑技术和方法有：

1)选择合适的刀具几何角度和切削用量，使得切屑更加卷曲；

2)在车刀(片)前刀面设置断屑槽，使切屑发生强制形变，从而断裂；

3)向切屑高压喷射切削液和气体，降低刀具温度，外力断屑。

上述技术方案，均具有较为明显的增强断屑效果，但也存在成本过高、断屑不彻底以及断屑稳定差等问题。

区别于现有技术方案，本发明的一种连续车削加工主动断屑方法的核心思想是在每一次刀具切削走刀之前，对工件表面的特定位置进行特定表面改形和改性预处理，当刀具切削至预处理位置时，由于工件表面新生切屑的厚度或材料特性存在突变，切屑断裂。

本发明方法适用于解决无人值守产线上，切屑缠绕造成的加工停止、工件损伤、机器损坏等问题，能够保证金属连续切削过程不被刀具断屑性能不佳所困恼。相较于刀具前刀面断屑槽，本发明方法断屑效果更稳定可靠；相较于高压水/气射流断屑，本发明方法的能耗和成本更低，也更加环保。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：高塑性金属连续切削加工过程中，切屑易于缠绕造成的加工停止、工件损伤和机器损坏。

针对上述问题，本发明的技术方案是：每一次刀具切削走刀之前，对工件表面的特定位置进行特定参数下的表面改形和改性预处理，当刀具切削至预处理位置时，工件表面的新生切屑的厚度或材料特性存在突变，从而实现断裂。所述改形预处理是指，加工特定尺寸的沟槽表面形貌，沟槽的深度和走向可控。所述改性预处理是指，工件被加工区域的材料特性发生转变，包括：硬度、晶粒尺寸、表面残余应力，或是形成新的微观裂纹和缺陷。

上述技术方案的创新之处在于：1)通过对工件表面实施预处理的方式，让切屑发生可控自断裂，实际断屑效果与切削刀具的断屑性能相关度不高；2)能够获得可靠、稳定和可控的断屑效果；3)表面改形和改性预处理参数与切削工况是紧密关联的，适用范围更广。

以车削加工过程为例，介绍本发明的实施步骤，包括：

步骤(a)，根据零件加工图纸，确定工件参数和基本切削参数；毛坯件参数包括：工件半径、去除余量和材料特性；基本切削参数包括：走刀次数、主轴转速、进给量、切削深度、切削液类型等；

步骤(b)，确定每一次走刀的轨迹，规划工件表面改形和改性预处理位置及预处理参数；

步骤(c)，通过特定高能束加工方法，在每一次走刀之前都对工件表面进行预处理加工；