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高速切削加工

 高速切削加工對刀具提出了一系列新的要求。研究表明,高速切削時(shí),造成刀具損壞的主要原因是在切削力和切削溫度作用下因機械摩擦、粘結、化學(xué)磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等的引起的磨損和破損。因此,對高速切削刀具材料主要的性能要求是耐熱性、耐磨性、化學(xué)穩定性、抗熱震性以及抗涂層破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金屬陶瓷等刀具材料具有良好的耐熱性和耐磨性,當其韌性得到改善后,非常適合用于高速切削。先進(jìn)涂層技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步改善了刀具材料的性能。目前,新型涂層材料和涂層工藝的開(kāi)發(fā)方興未艾,預示著(zhù)涂層刀具在高速切削領(lǐng)域將有巨大發(fā)展潛力和廣闊應用前景。

  本文對高速切削加工時(shí)陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金剛石刀具、金屬陶瓷刀具和涂層刀具的磨損機理進(jìn)行了綜合評述,對刀具的磨損形態(tài)和磨損壽命進(jìn)行了分析,這些研究將有益于實(shí)際生產(chǎn)加工中對高速切削刀具的合理選用與磨損控制。

  高速切削刀具的磨損形態(tài)

  高速切削時(shí),刀具的主要磨損形態(tài)為后刀面磨損、微崩刃、邊界磨損、片狀剝落、前刀面月牙洼磨損、塑性變形等。

  后刀面磨損是高速切削刀具經(jīng)常發(fā)生的磨損形式,可看作是刀具的正常磨損。后刀面磨損帶寬度的加大會(huì )使刀具喪失切削性能,在高速切削時(shí)常采用后刀面上均勻磨損區寬度VB值作為刀具的磨損極限。

  微崩刃是在刀具切削刃上產(chǎn)生的微小缺口,常發(fā)生在斷續高速切削時(shí),通過(guò)選用韌性好的刀具材料、減小進(jìn)給量、改變刀具主偏角以增加穩定性等措施,均可減小微崩刃的發(fā)生概率。通常只要將刀具微崩刃的大小控制在磨損限度以?xún)?,刀具仍可繼續切削。

  邊界磨損發(fā)生在刀具后刀面的刀—工接觸邊緣處,形狀通常為一狹長(cháng)溝槽,因此也稱(chēng)為溝槽磨損。高速切削不銹鋼、高溫合金(如Inconel 718)時(shí)刀具容易發(fā)生邊界磨損,其原因是c型鋼設備表面的加工硬化使刀—工接觸邊界的工件材料硬度高。加工外圓時(shí),刀—工接觸邊界的切削速度高,因此也容易形成邊界磨損。此外,用陶瓷刀具高速切削鑄鐵時(shí)也容易發(fā)生邊界磨損。

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