干切削技術(shù)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,需要從刀具技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)和工藝過程等各方面采取一系列的措施。

(1)
干切削加工刀具
干式切削刀具必須滿足以下條件:1)刀具材料應(yīng)具有良好的耐熱性和耐磨性;2)切屑與刀具之間的摩擦系數(shù)應(yīng)盡可能小;3)刀具的槽型應(yīng)保證排屑流暢、易于散熱;4)刀具應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和抗沖擊韌性。下面分別從刀具材料、涂層和幾何形狀三個(gè)方面討論。
1)采用新型的刀具材料
干切削不僅要求刀具材料具有極高的紅硬性和熱韌性,而且還必須有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結(jié)性。目前應(yīng)用于
干式切削加工的刀具材料主要是:超細(xì)硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬度材料。
2)采用涂層技術(shù)
涂層有類似于冷卻液的功能,它產(chǎn)生一層保護(hù)層,把刀具與切削熱隔離開來,使熱量很少傳到刀具,從而能在較長的時(shí)間內(nèi)保持刀尖的堅(jiān)硬和鋒利。表面光滑的涂層還可以減少摩擦來降低切削熱,保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用,因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)高速干切削中,高溫對(duì)化學(xué)反應(yīng)有很大的催化作用。
3)刀具幾何形狀設(shè)計(jì)
干切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因,這是因?yàn)榧庸ぶ袥]有切削液,刀具和切屑接觸區(qū)域的溫度升高所致。因此,通常應(yīng)使刀具有大的前角和刃傾角,但前角增大后,刀刃強(qiáng)度會(huì)受影響,此時(shí)應(yīng)配以適宜的負(fù)倒棱或前刀面加強(qiáng)單元,這樣使刀尖和刃口會(huì)有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力,同時(shí)減輕了沖擊和月牙洼擴(kuò)展對(duì)刀具的不利影響,使刀尖和刃口可在較長的切削時(shí)間里保持足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
下圖是一種熱管式刀具也可以獲得較理想的干切削效果。它們的結(jié)構(gòu)與普通車刀基本相同,所不同的是在刀桿體內(nèi)部制成了熱管。熱管內(nèi)的工作介質(zhì)一般為丙酮、乙醇和蒸溜水三種。熱管是一種高效的傳熱元件,它利用的是沸騰吸熱和冷凝放熱這兩個(gè)最強(qiáng)的傳熱機(jī)理,熱管的熱導(dǎo)率是相當(dāng)?shù)你y、銅棒的幾百倍。熱管刀具是一種自冷卻刀具,故無需再從外部澆注切削液,尤其適合于在數(shù)控機(jī)床、加工中心和自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)用。

(2)
干切削的機(jī)床技術(shù)
研制干切削機(jī)床是實(shí)現(xiàn)干切削的重要手段之一。這種機(jī)床應(yīng)該剛性足、功率大、能快速有效地排屑,同時(shí)能利用軟件系統(tǒng)補(bǔ)償溫度對(duì)加工的影響。
設(shè)計(jì)干切削機(jī)床應(yīng)考慮的兩個(gè)特殊問題:
A 切削熱的迅速散發(fā);
B
切屑及灰塵的快速排出。
(3)
干切削的工藝技術(shù)
工件材料在很大程度上決定了實(shí)施干切削的可能性。改善材料的可加工性、減少切削過程中的變形和摩擦產(chǎn)生的熱量,是發(fā)展干切削的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施。
現(xiàn)已經(jīng)采用的干切削加工工藝有:低溫冷風(fēng)干切削技術(shù);高速干切削技術(shù);低溫干切削技術(shù);靜電冷卻干切削技術(shù);準(zhǔn)干切削技術(shù)等。
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