斷續(xù)切削高強(qiáng)度鋼SKD61可轉(zhuǎn)位刀片刀型匹配性研究。

      刀具行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的地位，其中約有45%的零部件成型工作是通過切削加工來完成的。研究數(shù)據(jù)表明全世界每年消耗在機(jī)械加工中的費(fèi)用約3000億美元，其中，零部件80%以上的孔是通過鉆削加工來完成的，鉆削加工是零部件成型加工中最為常見的工序之。隨著技術(shù)的進(jìn)步，孔加工刀具種類及其方法呈現(xiàn)出多元化，其中，可轉(zhuǎn)位鉆頭就是最典型的代表之(見圖1)。由于高效能孔加工的出現(xiàn)，對(duì)具有適應(yīng)各種切削條件下的刀體材料和結(jié)構(gòu)提出新且特殊的要求。 高性能合金工具鋼SKD61(日本牌號(hào))對(duì)應(yīng)我國的4Cr5MoSiV1勝百的8407韓國的STD61以及美國的H13等，由于添加了強(qiáng)化元素釩和鉬，具備優(yōu)異的抗高溫疲勞性能被廣泛應(yīng)用于高性能鉆頭刀體的制作。高性能刀體的制造主要采用高精密切削加工來完成，刀體往往采用熱處理后切削的方式(加工硬度≥HRC50)來獲得更精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)尺寸。因此，刀體的整體可切削性能較差，尤其是開槽的圓柱形棒料切削加工(屬于典型的斷續(xù)切削)，倘若刀型選擇不當(dāng)，那么刀具的過早失效問題會(huì)非常突出。 目前，針對(duì)SKD61的相關(guān)報(bào)道主要集中在成分添加劑量和熱處理方式對(duì)其力學(xué)性能的影響以及切削方式對(duì)其表面完整性與疲勞作用機(jī)制方面的研究，而針對(duì)斷續(xù)切削過程中刀型匹配性方面的研究尚未見報(bào)道。本文通過斷續(xù)切削試驗(yàn)，對(duì)不同刀型與高性能合金工具鋼SKD61的切削匹配性方面進(jìn)行研究，并提出最佳刀型選擇方案。研究課題為刀體的高效加工刀具的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化選擇提供試驗(yàn)方法借鑒以及數(shù)據(jù)支撐。不同幾何結(jié)構(gòu)的刀具在相同切削參數(shù)條件下承受的機(jī)械載荷是不同的。 試驗(yàn)選擇3種不同形狀，相同牌號(hào)的車削刀片進(jìn)行試驗(yàn)，采集切削過程中的切削力沖擊信號(hào)刀具瞬時(shí)失效監(jiān)測(cè)及形貌特征等相關(guān)信息，以分析不同刀型與高強(qiáng)度鋼的切削性能匹配性。車削試驗(yàn)參數(shù)均在刀片原始推薦切削參數(shù)范圍內(nèi)選擇，試驗(yàn)方法為。試驗(yàn)機(jī)床臥式車床CA6140；工件材料SKD61鋼；測(cè)力儀Kistler向測(cè)力儀；溫度監(jiān)測(cè)ThemoVisionA40M熱像儀；刀具失效監(jiān)測(cè)MS50K高速攝影機(jī)(見圖2)；刀具失效形貌特征超景深顯微鏡基恩士VHX1000。 其中，試驗(yàn)刀具選用金鷺特種合金有限公司ISO標(biāo)準(zhǔn)車刀片，刀具信息和切削參數(shù)如表1所示。由圖3可知，在相同切削速度vc條件下切削力F隨著切削深度ap的增加而增大。從圖3a和圖3b對(duì)比分析可知，S型刀片切削時(shí)主切削力Fz最大，徑向力Fy次之，軸向力Fx最小；從圖3d分析可知，V型刀片切削時(shí)與S型刀片樣也是主切削力Fz最大，不同的是徑向力Fy和軸向力Fx幾近相等；從圖3c數(shù)據(jù)分析可知R型刀片切削SKD61鋼時(shí)卻是徑向力Fy比主切削力Fz大，軸向力Fx最小。 由圖4試驗(yàn)刀具切削合力對(duì)比分析數(shù)據(jù)可知V型刀具切削合力最大，僅次于V型刀片的是R型刀片，涂層S型刀片排第位，而未涂層的S型刀片的切削合力最小。從切削力數(shù)據(jù)初步分析可知適合SKD61斷續(xù)車削的刀型主要是S型和V型四軸對(duì)外加工。切削過程中，選取在試驗(yàn)參數(shù)組切削速度vc=50m/min，進(jìn)給量f=0.5mm/r和切削深度ap=2mm條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)刀具的失效形式進(jìn)行分析，同時(shí)統(tǒng)計(jì)其在后刀面磨損量VB=0.3mm時(shí)的使用壽命數(shù)據(jù)(見表3和圖5)。 由圖5分析可知，SKD61鋼切削過程中，涂層刀片的使用壽命遠(yuǎn)高于未涂層S型刀片，其中使用壽命最高的是V型涂層刀片，為未涂層S型刀片的50倍以上。從圖6分析可知，未涂層S型刀片的主要失效形式為崩刃，而相同幾何結(jié)構(gòu)的涂層S型刀片主要失效形式為后刀面磨損。圖6c和圖6d為涂層R型和V型刀片失效形式圖。其中，V型刀片后刀面的失效形式與涂層S型刀片的相似，斷續(xù)切削初期刀片在熱—力耦合沖擊作用下后刀面涂層發(fā)生磨損和脫落，進(jìn)而引起磨粒磨損刀—屑粘結(jié)破損和崩刃問題的產(chǎn)生。 涂層R型刀片的主要失效形式為涂層脫落后的崩刃，同時(shí)斷屑槽前刀面伴隨有月牙洼磨損，但整個(gè)切削過程未出現(xiàn)刀—屑粘結(jié)破損。由綜合切削試驗(yàn)刀具失效數(shù)據(jù)可知在大進(jìn)給f和中等切削深度ap條件下，刀—屑接觸域熱—力耦合波動(dòng)性較大，涂層承受冷熱交替作用的載荷沖擊，倘若涂層與硬質(zhì)合金基體結(jié)合力不足，那么刀具比較容易出現(xiàn)過早疲勞而產(chǎn)生涂層脫落，并伴隨其它破損問題的產(chǎn)生。由于R型刀片的徑向力Fy和主切削力Fz均比其它試驗(yàn)刀型的大，因此，涂層更容易出現(xiàn)過早疲勞而脫落。通過試驗(yàn)可知，弧形切削刃的硬質(zhì)合金刀片對(duì)涂層與基體的結(jié)合力要求較高，在涂層結(jié)合力相同的情況下，應(yīng)盡可能簡化刀型的復(fù)雜性。 綜合切削力和使用壽命情況可知涂層S型刀片在切削SKD61鋼的性能表現(xiàn)最佳，因此對(duì)其進(jìn)行單因素切削試驗(yàn)，分析此種刀片在不同切削速度vc條件下的使用壽命，從而研究切削速度vc對(duì)刀具使用壽命的影響規(guī)律性(見表4)。從表4中不同切削速度條件下載荷情況分析可知在vc=100m/min和vc=150m/min兩種切削速度條件下，徑向力Fy的變化較小，但都比在vc=50m/min條件下的大15%左右。表5為涂層S型刀片在不同切削速度vc恒定切削深度ap=2mm和進(jìn)給量f=0.5mm/r條件下切削SKD61鋼時(shí)后刀面磨損量VB=0.3mm標(biāo)準(zhǔn)條件下的使用壽命統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明在切削速度vc=150m/min時(shí)，試驗(yàn)刀片的使用壽命最小；在切削速度vc=100m/min時(shí)，其使用壽命卻是最大的。 綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知在斷續(xù)切削過程中，切削速度vc對(duì)刀具使用壽命的影響呈非線性方式變化，進(jìn)給量f對(duì)刀具使用壽命的影響最大，切削速度vc次之。在保持切削速度vc恒定的情況下，試驗(yàn)刀具的切削力隨著切削深度ap的增加而增加，因此證明了斷續(xù)切削過程中切削深度ap對(duì)切削力的影響較大。斷續(xù)切削試驗(yàn)過程中，涂層V型刀片的切削力F最大，涂層R型刀片的次之，涂層S型刀片的切削力F排第，未涂層S型刀片的切削力F最小。 然而，涂層S型刀片在車削SKD61時(shí)的切削性能和使用壽命均高于未涂層的S型刀片，其主要失效形式為切削刃微崩和后刀面磨損。因此，進(jìn)步證實(shí)了斷續(xù)切削過程中，刀具的過早失效是切削力和切削熱綜合作用的結(jié)果。通過單因素切削試驗(yàn)分析可知涂層刀片抗沖擊次數(shù)并非隨切削速度的遞增而呈現(xiàn)出遞減的狀態(tài)，而是受進(jìn)給量f和切削深度ap起綜合作用的結(jié)果。每種刀具在自己合適的切削參數(shù)范圍內(nèi)的抗沖擊壽命最長。

      
      首先我們需要選用合適的。高品質(zhì)的刀具，很多的廠家都是味的降低刀具的采購成本忽略刀具的質(zhì)量，從而造成在機(jī)械部件加工過程水泥房模具加工中出現(xiàn)頻繁的斷刀，彈刀，換新刀等等，刀具的使用壽命不長重新加工，報(bào)廢的刀具等等現(xiàn)象，導(dǎo)致采購的數(shù)量成本的增加，加工的效率和質(zhì)量下降的惡性現(xiàn)象，采用高品質(zhì)的刀具表面看采購成本的增加而實(shí)際上總體的加工效率提高，生產(chǎn)成本的降低。我們可以根據(jù)機(jī)械部件加工的材料，來選擇配刀具，場上的許多刀具都是以O(shè)EM的形式生產(chǎn)加工，其類別單不能按照加工材料來給客戶配刀造成客戶的損失。還可以根據(jù)公司的機(jī)床性能來選購刀具，選擇很多的公司都有著高速機(jī)CNC加工中心，數(shù)控車床加工設(shè)備，針對(duì)機(jī)床的性能來配刀具是降低成本的關(guān)鍵。
      當(dāng)我們進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，我們都希望它的生產(chǎn)效率能夠提高，因?yàn)橹挥挟?dāng)生產(chǎn)效率提高時(shí)，我們才能保證它能給我們自己帶來更多收益，但是在提高有效率的同時(shí)，我們不能忽視質(zhì)量，那么你對(duì)加工的類型和原理了解多少?想知道的請(qǐng)看我下面的內(nèi)容!2切割(Cutting，cutting)切割是去除金屬材料的生產(chǎn)和加工，是生產(chǎn)和加工凹槽以及設(shè)計(jì)平行表面的關(guān)鍵。它可以與2軸或3軸連接，以產(chǎn)生曲面。6切割(平面切割頸靜脈切割內(nèi)螺紋切割專用刀具切割等。)切割是種使用砂輪去除金屬材料的生產(chǎn)加工方法，生產(chǎn)出的鋼材規(guī)格準(zhǔn)確，表面潔凈。

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