优化刀刃几何外形提高切屑控制能力

    切屑管理的意义在金属加工作业中越来越重要。切屑可以影响到工件的表面质量并有可能损坏刀具。因此，在新型刀具的开发工作中，必须重视切屑的生成和排屑问题。
    在日常金属切削加工作业中，戴皮手套的设备操作工人用令人生畏的大铁钩把切屑从工件或刀具上生硬拽下来的情景越来越不多见了。但是，每个切削作业人员在实际工作中对此类情况还是屡见不鲜的。这就从另一个方面清晰地说明了切削作业中切屑管理的必要性。由于切屑不能自主地从工作区域里排出，在很多内加工范围内所不希望出现的作业中断的现象就成为了一种挑战。
    切屑可以在与工件表面的接触和钻孔作业中造成很大的质量缺陷。在最严重的情况下，切屑还会卡在钻孔边缘和刀刃或基体之间，结果是加工过程受阻，甚至刀具发生断裂。除了这些影响之外，还存在着一种危险，即刀具受到高温和切屑锋利边缘的危害，造成本体磨损的结果。最后一点便是，在加工结束之后往往需要在工件上和加工空间里进行费时费力的切屑清理作业。单单就拿排屑槽来说，切屑的特性就在很大程度上决定了所需要花费的费用。
    最主要的切屑形状及其切屑空间数
    但是，在自动化程度越来越高的背景下，加工流程的安全性也必须逐步加强，同时质量要求和对经济性的要求也在日益提高，因此，Komet Group公司在研发和优化内加工切削刀具时把切屑生成和排放作为重中之重。
    切屑是在三个重复性加工阶段中从被加工工件上脱离下来的金属颗粒物。在刀刃进入金属材料里时，材料首先被挤压，然后推应力增大，直至材料达到硬度极限。最大的推应力出现在所谓的剪切面上，在那里材料颗粒物相互间发生松动、变形和挤压，从而生成切屑。切屑通过刀刃的切削面被排走，在遇到阻力时再次被挤压。
    图2 在脆裂切屑生成时，刀片前方会产生裂纹。
    切屑在工件没有发生大的变形的情况下即可破断
    切削量和切屑形状对于作业流程影响巨大
    对于工艺流程及其安全性来说，切削量和切屑形状是决定性的影响因素。切削量分为材料本身数量和实际占用空间的散乱的切屑量。当然，散乱的切屑量要大于材料本身数量。所得出的切屑空间数取决于切屑的形状。切屑空间数表述了切屑在离开刀具之后所具有的形状。
    究竟生成何种形状的切屑，这主要取决于材料的材质和切削的条件。比较重要的一点便是材料合金类型，例如含磷和含硫。至于切削条件方面，主要有切削速度、切削深度、进给量和调节角度等因素。在刀具外形方面的主要影响因素有切削角度和切屑生成阶段。
    图3 当切屑材料受力超过其变形能力时，即可产生挤裂切屑
    所生成的切屑按照其外部形状进行分级。这里需要注意到切屑的堆积密度（钢材为t/m3）和操作人员可能遭受到的危险以及刀具、工件和设备的损伤等问题。切屑空间数越小，则切屑所需的空间也就越小，可操作性就越强。出现带状和乱麻状的切屑就非常不利，因为它阻碍了切屑的下落并构成不容易从工件或刀具上脱落的切屑丝团。此外，它还妨碍了切屑的自动传送。更有甚者，它还可能对工件表面造成伤害，并在某种程度上对劳动安全造成威胁。
    螺旋状切屑虽然没有像带状或乱麻状切屑对工件和切屑排放带来那样不利的影响，但是也是为人们所不希望看到的。在切屑空间数上属于最低一级的是短的切屑段（断裂切屑）。但是，对于这些切屑也需要严加防范，因为它有可能会发生喷溅并对操作人员造成危害或堵塞设备通道。随着现有设备防护罩和保护性导向的逐渐完善，这个问题逐步得到解决。