为从毛坯上切除切屑,刀片需承受巨大的负荷,被切除的切屑从刀片前刀面飞速地滑出,它在与刀片的相对运动中,产生剧烈的摩擦面形成高温,故刀片材料不但要耐磨,而且要耐高温,在高温下保持硬度。所以切削此类材料应选用含TiC+TaC比例较多的P类硬质合金。当今为提高切削效益;切削速度;进给速度愈来愈高,P类硬质合金刀片不能胜任。
在上世纪中叶,人们开发了在P类硬质刀片上再沉积一层高硬度的膜,称之为涂层(coating)。涂层厚度仅约为刀片厚度的0.2%,就可以大大地提高刀片寿命,且能适应更高的切削速度。这几十年来涂层技术也在不断地发展,如由单层发展到多层甚至纳米多层;厚度也由几μm增至十几μm,甚至更多,涂层材料种类性能及沉积技术也越来越***;作为基体材料的硬质合金也由单一各向同性发展到适应加工要求的具倾斜性能的结构等。
良好的热物理性能和耐热冲击性能
机械刀片材料的导热性愈好,切削热愈容易从切削区散走,有利于降低切削温度。
机械刀片在断续切削或使用切削液时,常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈),因而机械刀片内部会产生裂纹 而导致断裂。机械刀片材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数只表示,R的定义是为:R=入ab(1-u)/Ea
式中:入一一导热系数;
ab一一抗拉强度;
目一一宁白松比;
E一一弹性模量;
a一一热膨胀系数。
导热系数大,使热量容易散走,降低机械刀片表面的温度梯度;热膨胀系数小,可减少热变形;弹性模量小,可 以降低因热变形而产生的交变应力的幅度;有利于材料耐热冲击性能的提高。耐热冲击性能好的机械刀片材料,在 切削加工时可以使用切削液。
如何选择切刀材质
1.切刀材料的选择
在材料规格种类中,不管是定尺板还是卷板,同种材质、料厚的材料,耐磨度不同销售价格不同。所以,要想降低成本,就要从采购制定上下功夫,在保证材料利用率的前提下尽量选取不加价的区间。如对于切刀的要求尽量选择合适的规格尺寸,从钢厂剪切完成后,不必进行二二次剪切,降低剪切费用;对于切刀,尽量选择开卷成形的卷料规格及工艺,减少二二次剪切的工作量,提高工作效率。
2.板厚偏差的选择
板材的厚度存在偏差要求,通常在偏差允许的范围内,应首先选用下偏差的板材。
3.材质和料厚
在产品设计选材时,避免选用高牌号的材质造成产品性能过剩,同时,在满足产品、工艺要求的前提下,尽量选择现有已量产车型所用的材质、料厚,形成材料平台,为后续的采购、库存管理提供便利。
圆刀片切削中的发热现象
圆刀片切削所消耗的能量中,除消耗于加工面和切屑中的应变能量外,大部分都转化为热。我们把由圆刀片切削转化成的热称为切削热。切削热会加热圆刀片、切屑和加工面,因而使它们的温度上升。
切削热主要发生在圆刀片切削刃前方工件发生塑性变形的区域,即前刀面和切屑以及后刀面和工件接触产生摩擦的区域。金属切屑加工时,其切削能量大约70%消耗于剪切变
形,因此发热区主要集中在从圆刀片的刃口延伸到剪断面,以及前刀面与切屑发生摩擦区域。但木材切削时,由于切削变形所需的力比金属要小很多,且切削速度要高,因此,通常条件下,木材削时前刀面的摩擦发热为重要。由于已加工表面的弹性***较大,后刀面的摩擦发热也不可忽视。锯切和钻削加工这类闭式切削,与切肩形成无直接关系的圆刀片部分也会与切削面发生摩擦发而发热
切削热不仅会使切削刀具温度升高,还会提高切屑和工件温度。但木材切削时圆刀片以外的温度基本都不讨论。所以说到切削温度,一般都是指刀具温度。
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