機(jī)械加工刀具切削性能的測(cè)試方法

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上海川奇為您解析機(jī)械加工刀具切削性能

在室溫環(huán)境下，加工刀具全部選用JＲ3A切削液進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻,，并在相同切削條件下對(duì)兩組織構(gòu)刀具和一組普通刀具進(jìn)行切削45鋼實(shí)驗(yàn),。試驗(yàn)部分分為兩部分，部分:切削速度,、深度,、進(jìn)給量相同，比對(duì)不同的織構(gòu)刀具和普通刀具的刀具切削性能,。第二部分:固定切削深度不變,，進(jìn)給量給0．08mm/rev、0.1mmrev,、0.14mmev,，切削速度給120m/min、16m/min,、200m/min，兩兩組合進(jìn)給量和切削速度,，確定9種不同情況下,，切削參數(shù)對(duì)織構(gòu)刀具的切削性能影響。試驗(yàn)期間,，刀具的切削長(zhǎng)度都為15mm,，切削至少重復(fù)3次，取zui穩(wěn)定數(shù)值,。由于切削力和刀具表面摩擦系數(shù)是反應(yīng)刀具切削性能的主要參數(shù),，本次試驗(yàn)當(dāng)中我們使用三向測(cè)力儀來(lái)讀取切削期間的受力，并根據(jù)切削力計(jì)算摩擦系數(shù),，以此來(lái)判斷切削性能優(yōu)良,。

2機(jī)械加工刀具切削性能的影響因素

2．1機(jī)械表面織構(gòu)對(duì)切削力和摩擦系數(shù)的影響

通過(guò)研究表明，機(jī)械織構(gòu)刀具的切削力和表面摩擦系數(shù)都低于普通刀具，在深度,、面積占有率相同的情況下,，表面微坑的直徑為110微米和200微米的織構(gòu)刀具具有比較小的切削力和比較好的摩擦性能。表面織構(gòu)對(duì)主切削力的影響十分有限,，相較于背向力,、軸向力和前刀面摩擦系數(shù)會(huì)產(chǎn)生重要影響。這是由于刀具在切削過(guò)程中,，切削金屬與前刀面中間產(chǎn)生粘結(jié)摩擦區(qū),，通過(guò)粘結(jié)摩擦區(qū)，刀尖擠壓工件表層產(chǎn)生塑性變形,，讓切屑和刀具之間緊緊擠壓,，切削液無(wú)法進(jìn)入該區(qū)域;而在滑動(dòng)摩擦區(qū)內(nèi)，切屑和刀具之間的壓力比較小,，切削液可以滲入的比較多,，防摩擦效果也就更好。zui終得出結(jié)論,，比較合理的表面織構(gòu)對(duì)于改善刀具的切削性能有很大的作用,，而表面織構(gòu)可以充當(dāng)微型儲(chǔ)油槽的作用，可以幫助切削液的滲入,，改善刀具和切屑之間的潤(rùn)滑效果,，減少由于刀具和切削的直接摩擦造成的刀具磨損影響。

2．2機(jī)械表面織構(gòu)對(duì)于加工工件表面質(zhì)量的影響

通過(guò)分析比對(duì)加工零件的加工表面粗糙度,、切屑的剪切角,，可以發(fā)現(xiàn):同普通刀具相比，織構(gòu)刀具加工之后的工件表面粗糙度更低,，切屑的剪切角要比較大,。分析原因，在切削過(guò)程當(dāng)中,，織構(gòu)刀具的較小切削力和前刀面摩擦系數(shù)令切屑得到了比較大的剪切角,，切屑的形變變小，整個(gè)切削過(guò)程更加穩(wěn)定,，工件表面的質(zhì)量磨損更小,。在切削時(shí)，切屑會(huì)在前刀面上發(fā)生滑移并嵌入到凹坑當(dāng)中,，凹坑直徑越大嵌入的越多,，使得刀具的整個(gè)摩擦系數(shù)、切削力變大了,，但是凹坑大到一定的程度后,，織構(gòu)表面的儲(chǔ)油槽能力也就增大了,，刀具的摩擦系數(shù)、剪切角就大幅度下降了,，zui終保留了工件的完整性,。雖然織構(gòu)面積占有率增加，刀具表層的儲(chǔ)油槽能力增強(qiáng)了,，但是織構(gòu)的深度減小,，使單個(gè)凹坑的儲(chǔ)油槽能力降低，更容易發(fā)生切屑內(nèi)嵌織構(gòu)表層的現(xiàn)象,，造成摩擦系數(shù)和剪切角變化,。除此之外，比較深的凹坑還會(huì)存儲(chǔ)一定的空氣,，不但能夠降低刀-屑表面摩擦系數(shù),，還能夠散失熱量。因此,，可以得出結(jié)論,，綜合織構(gòu)表面的凹坑直徑、深度,、面積占有率可以進(jìn)一步提高刀具的切削性能,，達(dá)到比較好的效果。

2．3切削參數(shù)對(duì)于織構(gòu)刀具的切削性能影響

隨著切削速度的增加,，普通刀具的摩擦系數(shù)逐漸減小,，而織構(gòu)刀具的切削速度呈先增加后減小的趨勢(shì)?？棙?gòu)刀具的切削性能在切削速度120m/min,，和200n/min時(shí)達(dá)到*。分析原因,，在切削過(guò)程中,，隨著切削速度的增加，切削液滲入接觸區(qū)域能力逐漸減少,，織構(gòu)表面的切削力和摩擦系數(shù)都上升了,，而切削期間溫度也隨之上升了，使得工件發(fā)生軟化,，切屑更容易發(fā)生剪力變形,，普通刀具的摩擦系數(shù)因此而下降了,。當(dāng)切削速度達(dá)到了200m/min時(shí),，這時(shí)候的切削溫度升高使工件的表面粘附情況加劇，此時(shí)織構(gòu)刀具的良好的抗粘附性能保證了刀具切削的穩(wěn)定性,，使切削性能優(yōu)于普通刀具,。隨著進(jìn)給量的增加,，普通刀具的表面摩擦系數(shù)出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，*值出現(xiàn)在進(jìn)給量0．1mm/rev處,，但是織構(gòu)刀具則出現(xiàn)相反的結(jié)果,。分析原因，當(dāng)進(jìn)給量為0．08mm/rev時(shí),，刀屑與刀具的接觸區(qū)域太小織構(gòu)表層不能夠發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì);當(dāng)進(jìn)給量達(dá)到0．1mm/rev時(shí),，此時(shí)織構(gòu)表層可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，抗摩擦性能也能夠發(fā)揮出來(lái);而進(jìn)給量達(dá)到0．14mm/rev時(shí),，切屑的厚度增大了,，刀具會(huì)和切削的接觸面積增大，切削合力以及摩擦系數(shù)也就增大,。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述,，具有比較合理表面織構(gòu)的刀具可以減少切削力、減少摩擦系數(shù),、保留工件的表面完整性,。表面織構(gòu)由于可以具有儲(chǔ)油槽功能，所以可以降低刀具表面受到的摩擦系數(shù),。普通刀具切削期間的摩擦系數(shù)會(huì)隨著切削速度的增大而先增大后減小;織構(gòu)刀具的切削性能發(fā)揮和速度有關(guān),，選擇合理的速度可以充分發(fā)揮其性能。增加進(jìn)給量時(shí),，切削合力會(huì)逐漸增大,，而織構(gòu)刀具的摩擦系數(shù)會(huì)先減小后增大，織構(gòu)刀具會(huì)在進(jìn)給量合適時(shí)得到*切削性能,?？棙?gòu)刀具相比普通刀具與刀屑的接觸長(zhǎng)度要小，但是進(jìn)給量太大之后,，織構(gòu)區(qū)域同切削之間的摩擦力增大,，切削性能降低。機(jī)械加工刀具切削性能的測(cè)試方法