張立民

(斯凱孚(上海)汽車(chē)技術(shù)有限公司，上海201814)

機(jī)床產(chǎn)生的切屑作為機(jī)械加工的主要廢料之一，無(wú)論是對(duì)社會(huì)環(huán)境還是機(jī)床本身都有很大的影響。當(dāng)切屑堆積嚴(yán)重時(shí)，若不及時(shí)處理會(huì)干擾機(jī)床的正常運(yùn)行，若被機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件“咬入”就會(huì)破壞機(jī)床零件的光滑表面，影響機(jī)床部件的正常運(yùn)行。

滑枕作為機(jī)床與切屑接觸最為頻繁的部件之一，是立式車(chē)銑中心等龍門(mén)機(jī)床的核心部件，它的運(yùn)行狀況和綜合工作性能將直接影響機(jī)床的加工能力和整體性能。

機(jī)床導(dǎo)軌刮屑板作為保護(hù)機(jī)床滑枕正常運(yùn)動(dòng)必不可少的重要組成部件，在提高機(jī)床滑枕導(dǎo)軌面的刮屑能力和除塵功能方面，發(fā)揮著重要的作用。

1 刮屑板在機(jī)床中的應(yīng)用

1.1 切屑的產(chǎn)生機(jī)制

機(jī)床在完成零件加工過(guò)程中不斷產(chǎn)生切屑，切屑的形成過(guò)程與金屬的擠壓過(guò)程很相似，切屑的形成與切離過(guò)程是切削層受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過(guò)程。

金屬材料一部分受擠壓時(shí)，OB線以下金屬由于母體阻礙，不能沿AB線滑移，而只能沿OM線滑移，即形成所謂的偏擠壓，如圖1所示。

與偏擠壓情況類(lèi)似。切削塑性材料時(shí)，材料受到刀具作用，開(kāi)始發(fā)生彈性變形→剪切應(yīng)力增大，達(dá)到屈服點(diǎn)→產(chǎn)生塑性變形，沿OM線滑移→剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度→切屑與母體脫離，如圖2所示。

圖1 偏擠壓簡(jiǎn)圖

圖2 切削簡(jiǎn)圖

如表1所示，根據(jù)切屑形成條件的不同，可以分成相應(yīng)類(lèi)型的切屑［1］。

表1 切屑分類(lèi)

1.2 切屑的危害與刮屑板的應(yīng)用

就機(jī)床本身而言，切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑如不在正確的時(shí)間被阻擋或疏散到合適的處理設(shè)備中去，就會(huì)對(duì)機(jī)床的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

通過(guò)安裝機(jī)床滑枕刮屑板，可以有效提高機(jī)床滑枕導(dǎo)軌面的刮屑、除塵及防護(hù)功能。特別能有效阻擋切屑及灰塵進(jìn)入到機(jī)床滑枕的工作空間內(nèi)部，這對(duì)于保護(hù)內(nèi)部嚙合齒輪等零件免受切屑干擾，及防止內(nèi)部潤(rùn)滑油由于灰塵侵入而過(guò)快老化能起到關(guān)鍵的防護(hù)作用。

刮屑板在機(jī)床中的安裝應(yīng)用如圖3所示?；?置于回轉(zhuǎn)滑座1 中，并能在其中滑動(dòng)運(yùn)行。蓋板2 固定安裝在回轉(zhuǎn)滑座1 上，用于壓緊滑枕8 并使其不發(fā)生傾覆。當(dāng)立式車(chē)銑中心的滑枕8 沿豎直方向(Z軸)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于其表面布滿(mǎn)潤(rùn)滑油，進(jìn)而會(huì)有切屑加工時(shí)產(chǎn)生的切屑附著在其外表面，附著的切屑會(huì)隨著滑枕8 的上下運(yùn)動(dòng)反復(fù)不斷地進(jìn)出回轉(zhuǎn)滑座1。

圖3 刮屑板在滑枕上的應(yīng)用簡(jiǎn)圖

為避免滑枕8 外表面的潤(rùn)滑油向下頻繁滴落，接油槽3 通過(guò)安裝螺釘4 被固定安裝在回轉(zhuǎn)滑座1 的底部端面上，接油槽3 和滑枕8 之間由密封條5 進(jìn)行密封，防止?jié)櫥偷臐B漏。

為有效阻止滑枕8 外表面附著的切屑反復(fù)進(jìn)出回轉(zhuǎn)滑座1，將刮屑板固定安裝于接油盒3 底部。刮屑板由鋁骨架6 和刮舌7 組合而成，刮屑板進(jìn)行安裝時(shí)，需保證刮舌7 與滑枕8 的外表面充分接觸，并有一定的彈性變形，以保證刮屑板與滑枕8 的緊密接觸。上述安裝的刮屑板可以有效阻擋外部的切屑和灰塵對(duì)機(jī)床內(nèi)部的入侵。

2 機(jī)床刮屑板的設(shè)計(jì)

2.1 刮屑板形狀的選擇

機(jī)床刮屑板具有不同的形狀、尺寸，生產(chǎn)用原材料也是多樣的，在狹小的空間里也能安裝。標(biāo)準(zhǔn)刮屑板的長(zhǎng)度通常是每件500～1 000 mm。

刮屑板主要由型材骨架和刮舌構(gòu)成，如圖3所示。型材骨架可分別采用鋁合金或不銹板型材;刮舌可分別采用高標(biāo)準(zhǔn)聚氨酯、合成橡膠做原料，可獲得卓越的機(jī)械性質(zhì)和良好的化學(xué)性能，可持續(xù)耐高溫，高達(dá)130 ℃(樹(shù)酯材料:135 ℃，氟橡膠:215 ℃)最低也能達(dá)到90 ℃(橡膠:100 ℃，氟橡膠:200 ℃)。

標(biāo)準(zhǔn)刮屑板是一種斷面形狀尺寸固定的型材，其斷面形狀尺寸無(wú)需設(shè)計(jì)，通常也無(wú)需再改變。只有平面拼接狀態(tài)需要設(shè)計(jì)者根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。因此，這種刮屑板實(shí)際上只需要畫(huà)一個(gè)平面拼接圖。通常無(wú)需繪制反映斷面形狀尺寸的剖面圖。刮屑板的平面拼接圖可根據(jù)不同的導(dǎo)軌橫截面形成直角形、燕尾形、V 型等形狀，并通過(guò)改變刮屑板的長(zhǎng)度和擺放的位置焊接成刮屑板組合件。幾乎完全密封的狀態(tài)，能夠防冷卻液，有較高的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的負(fù)荷能力。

2.2 刮屑板的拼接設(shè)計(jì)

當(dāng)需要拼接圖4所示刮屑板時(shí)，可以有3 種拼接方式，如圖5所示。從圖5 可以看出，只有第二種方式(α2=α/2)，刮舌在接縫處才能等寬吻合，不但沒(méi)有拐角及伸長(zhǎng)部分的漏點(diǎn)，而且外形美觀。

圖4 刮屑板簡(jiǎn)圖

圖5 刮屑板拼接簡(jiǎn)圖

3 刮屑板的失效形式分析

刮屑板的失效形式主要分為磨損性失效和破壞性失效兩種類(lèi)型。

刮屑板的磨損性失效，即刮屑板上主要承擔(dān)刮屑和除塵任務(wù)的刮舌由于頻繁受到滑枕外表面的往復(fù)接觸性摩擦作用，造成刮舌彈性材料的不斷磨損減少，剩余的刮舌材料不足以提供足夠的彈性變形以形成刮屑板與滑枕外表面之間的緊密密封性接觸，進(jìn)而造成刮屑板的磨損性失效。

導(dǎo)軌板的破壞性失效主要指機(jī)床的導(dǎo)軌板工作部件，即刮舌由于受到外部零件(如粗大的切屑)的持久性的頻繁撞擊，造成刮舌局部的撕裂性的破壞，無(wú)法完成其與滑枕外表面之間的緊密接觸，從而造成了刮屑板的破壞性失效。

機(jī)床刮屑板的磨損性失效是刮屑板最為常見(jiàn)的失效形式。通過(guò)采用耐磨性及耐高溫性較好的刮舌材料(如氟橡膠等)可大大提高刮屑板的使用壽命，進(jìn)而提高機(jī)床的工作效率。導(dǎo)軌板的破壞性失效在機(jī)床的使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免，如通過(guò)對(duì)機(jī)床進(jìn)行合理的維護(hù)，對(duì)機(jī)床的切削、特別是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的較大的帶狀屑進(jìn)行及時(shí)有效斷屑和清理，可有效阻止帶狀屑卡入刮舌與滑枕表面之間，并避免由此產(chǎn)生的刮舌材料的撕裂性破壞失效。

4 結(jié)論

通常情況下，由于機(jī)床刮屑板相對(duì)于機(jī)床的組成部件來(lái)說(shuō)只是非常渺小的零部件。因此，多數(shù)情況下刮屑板的失效及分析都未能引起人們的足夠重視，更鮮有見(jiàn)到與此相關(guān)的文獻(xiàn)研究。由于刮屑板的成本低廉，操作人員通常會(huì)在刮屑板失效后直接將其替換掉。如果可以對(duì)機(jī)床刮屑板的失效形式和應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行深入的分析，不僅可以提到機(jī)床的使用效率，更可以有效降低機(jī)床的使用成本和維護(hù)成本。

文中對(duì)機(jī)床刮屑板應(yīng)用的技術(shù)背景和在立式車(chē)銑中心機(jī)床上的安裝進(jìn)行了深入、全面的介紹。并對(duì)機(jī)床刮屑板的組成和設(shè)計(jì)進(jìn)行了必要陳述。通過(guò)對(duì)刮屑板失效形式的分析，提出了切實(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施和解決途徑。

［1］徐桂蘭.金屬切削加工基礎(chǔ)［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社.2011.

［2］劉利.標(biāo)準(zhǔn)刮屑板的應(yīng)用［J］.上海機(jī)床，1994(1):48-49.