为什么刀具切削参数计算软件磨损后对切削温度的影响较大

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-05-20 22:46 标签： 金属切削原理与刀具
式中Cap─与切削条件有关的系数；；z─反映ap对θ的影响程度的指数；因切削温度对刀具磨损和寿命影响很大，由以上分析可；2、刀具几何参数对切削温度的影响；(1)前角γo；前角的大小直接影响切削过程中的变形和摩擦，对切削；(2)主偏角κr；主偏角加大后，切削刃的工作长度缩短，切削热相对地；3、刀具磨损对切削温度的影响；刀具磨损后切削刃变钝，使金属变形增大；同时
Cap─ 与切削条件有关的系数；
z ─ 反映ap 对θ的影响程度的指数。一般，z=0.04。
因切削温度对刀具磨损和寿命影响很大，由以上分析可知，为有效控制切削温度以提高刀具寿命，选用大的背吃刀量或进给量，比选用大的切削速度有利。
2、刀具几何参数对切削温度的影响
前角的大小直接影响切削过程中的变形和摩擦，对切削温度有明显影响。前角大，切削温度低；前角小，切削温度高。当前角达18o～20o后，对切削温度影响减小，这是因为楔角变小使散热体积减小的缘故。
(2) 主偏角κr
主偏角加大后，切削刃的工作长度缩短，切削热相对地集中；但刀尖角减小，使散热条件变差，切削温度将上升。
3、刀具磨损对切削温度的影响
刀具磨损后切削刃变钝，使金属变形增大；同时刀具后刀面与工件的摩擦加剧。所以，刀具磨损后切削温度上升。后刀面上的磨损量愈大时，切削温度的上升愈为迅速。
4、工件材料对切削温度的影响
(1) 工件材料的硬度和强度越高，切削时所消耗的功越多，产生的切削热越多，切削温度就越高。
(2) 工件材料的导热系数，直接影响散热的，如不锈钢1Cr18Ni9Ti和高温合金GH131，不仅导热系数小，且高温下仍有较高的强度和硬度，故切削温度高。
(3 )灰铸铁等脆性材料，切削时金属变形小，切屑呈崩碎状，与前刀面摩擦小，产生切削热少，故切削温度一般较切削塑性料时低。
5、切削液对切削温度的影响
切削液对降低切削温度有明显的效果。图3-16所示为用φ21.5钻头钻削45钢时，切削液对切削温度的影响(进给量f=0.4mm/r)。
切削温度θ/oC
70切削速度υ/(mqmin-1)
1-无冷却液
2-10乳化液
3-1硼酸钠及0.3磷酸钠的水溶液
图3-16 切削液对切削温度的影响
3.4 刀具磨损和耐用度
切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生磨损或局部破损。刀具磨损后，可明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度值增大，加工精度降低。因此，刀具磨损到一定程度后，必须进行重磨或更换新刀。刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本，是切削加工中十分重要的问题之一。
刀具磨损主要取决于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。各种条件下刀具磨损有不同的特点。掌握这些特点，才能合理地选择刀具及切削条件，提高切削效率，保证加工质量。
3.4.1 刀具的磨损形态
刀具的磨损发生在与切屑和工件接触的前刀面和后刀面上。多数情况下二者同时发生，相互影响，如图3-17所示。
1、. 前刀面磨损
切削塑性材料时，如果刀具材料耐热、耐磨性较差，切削速度和切削厚度较大，则在前刀面上形成月牙洼磨损。它以切削温度最高的位置为中心开始发生，然后逐渐向前后扩展，深度不断增加，当月牙洼发展到其前缘与切削刃之间的棱边变得很窄时，切削刃强度降低，容易导致切削刃破损。前刀面月牙洼磨损值以其最大深度KT表示。见图3-18b。
2、后刀面磨损
后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形。因此，后刀与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主要发生这种磨损。后刀面磨损带往往不均匀(图3-18a)。刀尖部分(C区)强度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大值为VC。主切削刃靠近待加工表面处的后刀面(N区)上，磨成较深的沟，以VN表示。在后刀面磨损带的中间部位(B区)，磨损比较均匀，其平均宽度以以VB表示，而其最大宽度以VBmax表示。
3、边界磨损
N区磨损常被称为边界磨损。边界磨损主要是由于工件在边界处的加工硬化层、硬质点和刀具在边界处的较大应力梯度和温度梯度所造成的。
刀具的磨损形态 图3-18
刀具磨损的测量
3.4.2 刀具磨损的原因
由于工件材料、刀具材料和切削条件的变化很大，刀具的磨损形态各不相同，磨损原因也复杂得很，既有机械磨损，又有对切削温度有较强依赖性的热磨损、化学磨损。刀具磨损的主要原因分述如下：
1、 硬质点磨损
硬质点磨损（亦称机械磨损或磨料磨损），是由于工件材料中含有的硬质点（如碳化物、氮化物和氧化物）以及积屑的碎片等在刀具表面上划出沟纹而造成的磨损。硬质点在前（刀）
面上划出一条条与切屑运动方向上一致的沟纹，在后刀面上划出一条条与主运动方向一致的沟纹。
各种切削速度下，刀具都存在硬质点磨损，但它是低速切削刀具（如拉刀、丝锥、板牙）磨损的主要原因。因为在低速下，切削温度较低，其他各种形式的磨损还不显著。
2、 粘结磨损
粘结是指刀具与工件材料在足够大压力盒高温作用下，接触到原子间距离时所产生的“冷焊”现象，是摩擦面得塑性变形形成的新鲜表面原子间吸附的结果。两摩擦表面的粘结点因相对运动将被撕裂而被对方带走，若粘结点的破裂发生在刀具一方，则造成了刀具磨损。
一般说来，工件材料或切屑的硬度较刀具材料硬度低，粘结点的破裂往往发生在工件或切屑上。但刀具材料也可能有组织不均，存在内应力、微裂纹、空穴及局部软点等缺陷，所以刀具材料表面也会发生被工件材料带走造成的磨损。各种刀具材料包括立方氮化硼和金刚石刀具都可能发生粘结磨损。例如：硬质合金刀具切削钢件时，在形成积屑的条件下，切削刃可能因粘结而损坏；而高速钢刀具因为抗剪切和抗拉强度均较高，刀具抗粘结磨损能力较强。
粘结磨损的程度主要取决于刀具材料间的亲和力、二者硬度比、切削温度、刀具表面形状与金相组织等。刀具与工件材料间的亲和力越大、硬度比较小、粘结磨损越严重。
切削温度是影响粘结磨损的主要因素。切削温度越高，粘结磨损越严重。
图3-19是不同硬质合金与钢的粘结温度曲线。由图可知，在常用Co的质量分数（w(CO)）内，YT类硬质合金与钢的粘结温度比YG类高，说明YT类硬质合金抗粘结性能好于YG类。故切削钢件时宜选用YT类硬质合金。
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