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硬质合金刀片高速切削的机理
发布日期:2014-03-04
作者:株洲三鑫

 硬质合金刀片高速切削的机理高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础。通过对高速加工中切屑形成机理、切削力、切削热刀具磨损、表面质量等技术的研究,也为开发高速机床、高速加工刀具提供了理论指导

 

    传统速度和进给率的切削机理在很多年前就已经被掌握。硬质合金刀具切削材料时涉及2 个界面:切屑与刀具界面和工件与刀具界面;3 个剪切区:基本剪切区、第二剪切区和第三剪切区。主要过程是塑性变形使切屑在基本剪切区内从母体材料上被剪切。高速切屑变形机理在很大程度上与热量有关。P.Mathew 认为,随着切削速度的增加,切削流受到的阻力减小,从而使切削变薄、切削力减小。硬质合金刀片高速切削机理如下 所示

 

    高速度→高应变率温度升高→材料软化→高速薄切削→剪切角减小→切削力减小

 

    从上面的硬质合金刀片高速加工机理得知,在高速切削过程中,约75%以上的切削热是被切屑迅速带走的,所以工件和
刀具基本保持冷态。

    连续形切屑形成的原因是:高热扩散率,体心立方(bcc)/面心立方(fcc)晶体结构,低硬度。锯齿形切屑的形成原因是:剪切的不稳定性,低热扩散率,紧密排列的六边形晶体结构,高硬度。在达到高速加工的临界速度时,切屑会从连续向锯齿形过渡。这说明高速加工切屑流是一种非线性材料流。也有研究人员提出用流体力学等理论研究高速切削过程中的材料变形行为。在高速加工中,扩散磨损占主导地位。

    在这方面,国内高校在切屑形成机理、切削力与切削温度规律、切削方程式、刀具磨损机理等方面开展了大量的研究。研究了切屑弯曲、金属材料的动态力学性能与热塑剪切失稳机理,探讨了切削条件对金属变形、变形速度和材料的物理力学性能等的影响,提出金属切削最小能量耗散原理和非自由切削力学理论体系。山东大学切削加工研究组结合陶瓷刀具材料的研究,研究了A12O3 基陶瓷刀具高速硬切削(车削和端铣)的切削力、切削温度、刀具磨损和破损、加工表面质量等,建立了有关切削力、切削温度模型、刀具磨损与破损理论、加工表面质量变化规律等;研究了模具高速切削加工技术与策略以及高速切削数据库技术等;研究了多场耦合的高速切削变形行为,创建了融合切削学和陶瓷材料学于一体的基于切削可靠性的陶瓷刀具材料设计新理论;在国家自然科学基金重点项目“大型航空整体结构件加工变形机理及精度保障技术”的资助下,从塑性力学、位错理论的角度研究高速切削加工的切屑形成机理、剪切区变形,从微观角度对高速切削变形区进行精确描述;建立了高速切削已加工表面位错硬化动力学模型,通过已加工表面形成能理论和位错—能量模型,研究了高速切削加工的不均匀热—力耦合场对表面变质层不同的影响,探索了高速切削加工表面变质层形成的微观特征。

 

    了解硬质合金刀片高速切削的机理将有助于您选购优质硬质合金刀片并合理使用硬质合金刀具,从而为您节省成本并提高您的生产效率。

 

    株洲三鑫硬质合金生产有限公司是专业生产高端硬质合金刀片的专业厂家,长年以出厂价批发销售各种硬质合金刀片和硬质合金材料,同时对外承接各种非标异形硬质合金件的精深加工,详询4000013139订购硬质合金产品

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