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高速切削加工

 高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明,高速切削时,造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此,对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性,当其韧性得到改善后,非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前,新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾,预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。

  本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述,对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析,这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。

  高速切削刀具的磨损形态

  高速切削时,刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。

  后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式,可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能,在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。

  微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口,常发生在断续高速切削时,通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施,均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内,刀具仍可继续切削。

  边界磨损发生在刀具后刀面的刀—工接触边缘处,形状通常为一狭长沟槽,因此也称为沟槽磨损。高速切削不锈钢、高温合金(如Inconel 718)时刀具容易发生边界磨损,其原因是c型钢千赢国际娱乐官网登陆表面的加工硬化使刀—工接触边界的工件材料硬度最高。加工外圆时,刀—工接触边界的切削速度最高,因此也容易形成边界磨损。此外,用陶瓷刀具高速切削铸铁时也容易发生边界磨损。

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