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难切削材料最绿色的加工技术(二)

三、在切削不锈钢上的应用


本课题组就1Cr18Ni9Ti不锈钢作为切削试验对象,1Cr18Ni9Ti不锈钢的相对可切削性约在0.3~0.5之间,是一种难切削材料,其切削加工特性主要表现在:

(1)高温强度和高温硬度高,在700℃时其机械性能仍没有明显的降低,故切屑不易被切离,切削过程中切削力大,刀具易磨损;

(2)塑性和韧性高,延伸率、断面收缩率和冲击值都较高,切屑不易切离、卷曲和折断,切屑变形所消耗的功能增多,并且大部分能量转化为热能,使切削温度升高;

(3)该材料的导热率低,散热差,由切屑带走的热量少,大部分的热量被刀具吸收,致使刀具的温度升高,加剧刀具磨损;

(4)该材料熔点低,易于粘刀,切削过程中易形成积屑瘤,影响表面加工质量。

由于1Cr18Ni9Ti的切削加工性很差,特别是在断续切削时,刀具极易产生磨损和粘结破损。本课题组研究了该种不锈钢在低温微量润滑条件下的铣削特性。通过试验比较了不同切削参数下传统切削和低温微量润滑切削的冷却润滑效果。结果表明:在所选的材料和切削参数条件下,采用低温微量润滑切削在抑制刀具磨损和降低切削力方面的效果明显好于传统切削;同时冷风温度对刀具磨损有一定的影响,尤其在线速度较大的情况下,冷风温度越低,抑制刀具磨损的效果越好;但冷风温度对切削力的影响较小。


四、在高强钢切削上的应用


       高强度钢是指强度及韧性方面结合很好的钢种,抗拉强度一般在1200MPa以上,经过调质处理后可获得较高的强度,硬度在HRC30~50之间。随着机械工业的发展,对机器和零件的性能要求越来越高,高强钢的使用更加普遍,零件在制造过程中的加工难度日益凸显。高强度钢具有以下加工特点:切削力大,在相同的切削条件下切削力值是切削45号钢的1.17~ 1.49倍;切削温度高;刀具耐用度低;断屑性能差。


       本课题组就低温微量润滑切削技术切削高强钢的应用上也做了大量研究。通过高强钢的铣削试验比较了干式切削、传统浇注切削、低温冷风切削和低温微量润滑切削的冷却润滑效果,研究了这几种冷却润滑方式对切削力、刀具磨损、表面粗糙度和切屑的影响。试验结果证明:在所选的材料和切削参数条件下,采用低温微量润滑的铣削力仅为传统切削的60%,并且其可以较好的抑制刀尖处粘接物的产生,降低刀具磨损,提高工件表面质量。试验中观测到使用低温微量润滑方式切削产生的切屑几乎无蓝色区域,蓝色切屑是高温下切屑被氧化形成的。这说明低温微量润滑方式有效解决了切削高强钢时切削区温度高的难题。


结束语

       低温微量润滑技术能够提供与传统浇注切削相当甚至更好的冷却润滑性能,在适宜的切削参数下,可以更有效地解决切削难加工材料时,切削区温度高,刀具寿命短等题。它给切削难加工材料提供了一种清洁、高效的方法。