斷續切削高強度鋼SKD61可轉位刀片刀型匹配性研究。

      刀具行業在國民經濟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。研究數據表明全世界每年消耗在機械加工中的費用約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。隨著技術的進步，孔加工刀具種類及其方法呈現出多元化，其中，可轉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，對具有適應各種切削條件下的刀體材料和結構提出新且特殊的要求。 高性能合金工具鋼SKD61(日本牌號)對應我國的4Cr5MoSiV1勝百的8407韓國的STD61以及美國的H13等，由于添加了強化元素釩和鉬，具備優異的抗高溫疲勞性能被廣泛應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)來獲得更精準的設計尺寸。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(屬于典型的斷續切削)，倘若刀型選擇不當，那么刀具的過早失效問題會非常突出。 目前，針對SKD61的相關報道主要集中在成分添加劑量和熱處理方式對其力學性能的影響以及切削方式對其表面完整性與疲勞作用機制方面的研究，而針對斷續切削過程中刀型匹配性方面的研究尚未見報道。本文通過斷續切削試驗，對不同刀型與高性能合金工具鋼SKD61的切削匹配性方面進行研究，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設計及優化選擇提供試驗方法借鑒以及數據支撐。不同幾何結構的刀具在相同切削參數條件下承受的機械載荷是不同的。 試驗選擇3種不同形狀，相同牌號的車削刀片進行試驗，采集切削過程中的切削力沖擊信號刀具瞬時失效監測及形貌特征等相關信息，以分析不同刀型與高強度鋼的切削性能匹配性。車削試驗參數均在刀片原始推薦切削參數范圍內選擇，試驗方法為。試驗機床臥式車床CA6140；工件材料SKD61鋼；測力儀Kistler向測力儀；溫度監測ThemoVisionA40M熱像儀；刀具失效監測MS50K高速攝影機(見圖2)；刀具失效形貌特征超景深顯微鏡基恩士VHX1000。 其中，試驗刀具選用金鷺特種合金有限公司ISO標準車刀片，刀具信息和切削參數如表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對比分析可知，S型刀片切削時主切削力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數據分析可知R型刀片切削SKD61鋼時卻是徑向力Fy比主切削力Fz大，軸向力Fx最小。 由圖4試驗刀具切削合力對比分析數據可知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。從切削力數據初步分析可知適合SKD61斷續車削的刀型主要是S型和V型四軸對外加工。切削過程中，選取在試驗參數組切削速度vc=50m/min，進給量f=0.5mm/r和切削深度ap=2mm條件下對實驗刀具的失效形式進行分析，同時統計其在后刀面磨損量VB=0.3mm時的使用壽命數據(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，而相同幾何結構的涂層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，斷續切削初期刀片在熱—力耦合沖擊作用下后刀面涂層發生磨損和脫落，進而引起磨粒磨損刀—屑粘結破損和崩刃問題的產生。 涂層R型刀片的主要失效形式為涂層脫落后的崩刃，同時斷屑槽前刀面伴隨有月牙洼磨損，但整個切削過程未出現刀—屑粘結破損。由綜合切削試驗刀具失效數據可知在大進給f和中等切削深度ap條件下，刀—屑接觸域熱—力耦合波動性較大，涂層承受冷熱交替作用的載荷沖擊，倘若涂層與硬質合金基體結合力不足，那么刀具比較容易出現過早疲勞而產生涂層脫落，并伴隨其它破損問題的產生。由于R型刀片的徑向力Fy和主切削力Fz均比其它試驗刀型的大，因此，涂層更容易出現過早疲勞而脫落。通過試驗可知，弧形切削刃的硬質合金刀片對涂層與基體的結合力要求較高，在涂層結合力相同的情況下，應盡可能簡化刀型的復雜性。 綜合切削力和使用壽命情況可知涂層S型刀片在切削SKD61鋼的性能表現最佳，因此對其進行單因素切削試驗，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對刀具使用壽命的影響規律性(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和進給量f=0.5mm/r條件下切削SKD61鋼時后刀面磨損量VB=0.3mm標準條件下的使用壽命統計數據。數據表明在切削速度vc=150m/min時，試驗刀片的使用壽命最小；在切削速度vc=100m/min時，其使用壽命卻是最大的。 綜合試驗數據可知在斷續切削過程中，切削速度vc對刀具使用壽命的影響呈非線性方式變化，進給量f對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，因此證明了斷續切削過程中切削深度ap對切削力的影響較大。斷續切削試驗過程中，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，進步證實了斷續切削過程中，刀具的過早失效是切削力和切削熱綜合作用的結果。通過單因素切削試驗分析可知涂層刀片抗沖擊次數并非隨切削速度的遞增而呈現出遞減的狀態，而是受進給量f和切削深度ap起綜合作用的結果。每種刀具在自己合適的切削參數范圍內的抗沖擊壽命最長。

      
      首先我們需要選用合適的。高品質的刀具，很多的廠家都是味的降低刀具的采購成本忽略刀具的質量，從而造成在機械部件加工過程水泥房模具加工中出現頻繁的斷刀，彈刀，換新刀等等，刀具的使用壽命不長重新加工，報廢的刀具等等現象，導致采購的數量成本的增加，加工的效率和質量下降的惡性現象，采用高品質的刀具表面看采購成本的增加而實際上總體的加工效率提高，生產成本的降低。我們可以根據機械部件加工的材料，來選擇配刀具，場上的許多刀具都是以OEM的形式生產加工，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。還可以根據公司的機床性能來選購刀具，選擇很多的公司都有著高速機CNC加工中心，數控車床加工設備，針對機床的性能來配刀具是降低成本的關鍵。
      當我們進行機械加工時，我們都希望它的生產效率能夠提高，因為只有當生產效率提高時，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，我們不能忽視質量，那么你對加工的類型和原理了解多少?想知道的請看我下面的內容!2切割(Cutting，cutting)切割是去除金屬材料的生產和加工，是生產和加工凹槽以及設計平行表面的關鍵。它可以與2軸或3軸連接，以產生曲面。6切割(平面切割頸靜脈切割內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加工方法，生產出的鋼材規格準確，表面潔凈。

      斷續切削高強度鋼SKD61可轉位刀片刀型匹配性研究。

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