機械加工刀具切削性能的測試方法

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上海川奇為您解析機械加工刀具切削性能

在室溫環境下，加工刀具全部選用JＲ3A切削液進行潤滑冷卻，并在相同切削條件下對兩組織構刀具和一組普通刀具進行切削45鋼實驗。試驗部分分為兩部分，部分:切削速度、深度、進給量相同，比對不同的織構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，兩兩組合進給量和切削速度，確定9種不同情況下，切削參數對織構刀具的切削性能影響。試驗期間，刀具的切削長度都為15mm，切削至少重復3次，取zui穩定數值。由于切削力和刀具表面摩擦系數是反應刀具切削性能的主要參數，本次試驗當中我們使用三向測力儀來讀取切削期間的受力，并根據切削力計算摩擦系數，以此來判斷切削性能優良。

2機械加工刀具切削性能的影響因素

2．1機械表面織構對切削力和摩擦系數的影響

通過研究表明，機械織構刀具的切削力和表面摩擦系數都低于普通刀具，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微米的織構刀具具有比較小的切削力和比較好的摩擦性能。表面織構對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會產生重要影響。這是由于刀具在切削過程中，切削金屬與前刀面中間產生粘結摩擦區，通過粘結摩擦區，刀尖擠壓工件表層產生塑性變形，讓切屑和刀具之間緊緊擠壓，切削液無法進入該區域;而在滑動摩擦區內，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終得出結論，比較合理的表面織構對于改善刀具的切削性能有很大的作用，而表面織構可以充當微型儲油槽的作用，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機械表面織構對于加工工件表面質量的影響

通過分析比對加工零件的加工表面粗糙度、切屑的剪切角，可以發現:同普通刀具相比，織構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，在切削過程當中，織構刀具的較小切削力和前刀面摩擦系數令切屑得到了比較大的剪切角，切屑的形變變小，整個切削過程更加穩定，工件表面的質量磨損更小。在切削時，切屑會在前刀面上發生滑移并嵌入到凹坑當中，凹坑直徑越大嵌入的越多，使得刀具的整個摩擦系數、切削力變大了，但是凹坑大到一定的程度后，織構表面的儲油槽能力也就增大了，刀具的摩擦系數、剪切角就大幅度下降了，zui終保留了工件的完整性。雖然織構面積占有率增加，刀具表層的儲油槽能力增強了，但是織構的深度減小，使單個凹坑的儲油槽能力降低，更容易發生切屑內嵌織構表層的現象，造成摩擦系數和剪切角變化。除此之外，比較深的凹坑還會存儲一定的空氣，不但能夠降低刀-屑表面摩擦系數，還能夠散失熱量。因此，可以得出結論，綜合織構表面的凹坑直徑、深度、面積占有率可以進一步提高刀具的切削性能，達到比較好的效果。

2．3切削參數對于織構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逐漸減小，而織構刀具的切削速度呈先增加后減小的趨勢。織構刀具的切削性能在切削速度120m/min，和200n/min時達到*。分析原因，在切削過程中，隨著切削速度的增加，切削液滲入接觸區域能力逐漸減少，織構表面的切削力和摩擦系數都上升了，而切削期間溫度也隨之上升了，使得工件發生軟化，切屑更容易發生剪力變形，普通刀具的摩擦系數因此而下降了。當切削速度達到了200m/min時，這時候的切削溫度升高使工件的表面粘附情況加劇，此時織構刀具的良好的抗粘附性能保證了刀具切削的穩定性，使切削性能優于普通刀具。隨著進給量的增加，普通刀具的表面摩擦系數出現先增大后減小的趨勢，*值出現在進給量0．1mm/rev處，但是織構刀具則出現相反的結果。分析原因，當進給量為0．08mm/rev時，刀屑與刀具的接觸區域太小織構表層不能夠發揮出其優勢;當進給量達到0．1mm/rev時，此時織構表層可以發揮其優勢，抗摩擦性能也能夠發揮出來;而進給量達到0．14mm/rev時，切屑的厚度增大了，刀具會和切削的接觸面積增大，切削合力以及摩擦系數也就增大。

3結語

綜上所述，具有比較合理表面織構的刀具可以減少切削力、減少摩擦系數、保留工件的表面完整性。表面織構由于可以具有儲油槽功能，所以可以降低刀具表面受到的摩擦系數。普通刀具切削期間的摩擦系數會隨著切削速度的增大而先增大后減小;織構刀具的切削性能發揮和速度有關，選擇合理的速度可以充分發揮其性能。增加進給量時，切削合力會逐漸增大，而織構刀具的摩擦系數會先減小后增大，織構刀具會在進給量合適時得到*切削性能?？棙嫷毒呦啾绕胀ǖ毒吲c刀屑的接觸長度要小，但是進給量太大之后，織構區域同切削之間的摩擦力增大，切削性能降低。機械加工刀具切削性能的測試方法