板材送进夹钳装置设计(工作原理+任务书+说明书+CAD图纸+英文参考文献) 第5页
在干燥和潮湿的条件下研究高速切削的费用以及便于机械制造过程的优化
3．1介绍
这项研究的目的是在已知试验的切削条件下通过对高速加工与刀具间的寿命之间的关系的调查，来优化选择机械加工过程。此外，在具有可选择的磨损标准下研究切削液的影响，以及研究不同的磨损标准与处于高速加工过程中切削用具的加工费用之间的关系。
这项调查研究显示：磨损率与切削速度成比例，观察到的[12，18，19]证明了这一结论。通过研究在高速切削条件下的高磨损率和加工费用之间的彼此关系，可以更好得了解这项方案的执行过程以及采用这种方案所带来的效益。目前，几乎没有或者说没有数据来解释当使用坚固以及带分度的切削机[10]时，所需的生命周期的费用，刀具性能，工件的表面粗糙度和尺寸精度。但是，这项研究发现金属切削机床中的刀具费用是加工零件所需费用的三分之一。因此降低制造费用是刀具经营系统[16]的首要目标。采用这项研究的指导方针的好处有：在不同的磨损标准价值的基础上，它将帮助决定最合理的加工费用以及刀具的更换方案。这项研究另外还提供了程序控制的可视性以及帮助经理在早期的处理计划中与某些因素进一步联系起来。比如，这些因素指的是定期检修，存货水平和加工费用。
3．2实验性研究
研究形成了选择正确的切削刀具，切削速度以及选择处于研究过程中用来加工工件材料的切削工具的合理磨损标准的指导方针。这项研究还考虑了各种不同的磨损标准范围为0.1mm到0.6mm(刀具寿命的限制)。本实验是根据国际标准ISO3685 1993[46]而进行的。
试验是在多主轴高速机床上进行的，该机床型号为Clausing1300，最大动力为7.5HP（图3—1）刀具磨损量的测量采用放大倍数为300的光学显微镜，并且该显微镜装有电子显微扫描仪（SEM）。为了确保工件是在极其精确的切削速度下进行，工件的旋转速度是在每一次切削之前由数字转速表（HT—5100）测量所得。另一方面，根据ISO3685 1993[46]当工件材料的长度与直径比达到10时，该工件材料就的被替换，这是为了确保工件的稳定性与安全性。为了清除灰尘薄膜以及确保工件的直线度，两次试切的深度应为1.2mm。
图3—1：实验所用的车床
3.2.1 工件与切削刀具
在这次实验中，热轧钢ASTM4140被选择作为工件材料。以下列出了工件属性：
描述：
热扎合金钢条，SAE 4140H(UNS H4140)。
尺寸：
直径15cm，轴线方向长62.25cm。
热处理：
真空处理，Cal—Al处理，退火和调制处理，形成ASTM A322和A304。
化学成分：
依据ASTM标准，工件的化学成分在表3.1中已给出。实验的执行是符合国际标准组织ISO 3685—93[46]的，当工件的长度与直径比为10时，该实验就停止进行并且替换工件，目的是为了符合ISO3685[46]的规定。每根钢条的硬度通过直径比被测量的，以及平均硬度的测量值为29HRC。依据ISO规定，表3.1列出了实验期间所用的各种切削刀具。表3—2列出了实验中所用的三种切削工具，表3—3给出了涂层种类，表3—4列出了被检测的三种切削刀具的结构。图3—2给出了普通切削刀具的几何角度。根据ISO标准SUJBR 2525 M16所规定，图3—3描绘出了刀具牢固地安装在刀夹上的情况。
表3—1 实验所用的ASTM 4140钢的化学成分
切削刀具 ISO 标准 基 材 级 配 公 司
未涂碳 VBMT 160408 ……… KC 313 Kennametal
TiAlN VBMT 160408 KC 313 KC 5010 Kennametal
TiN_TiCN_TiN VBMT 160408 KC 313 KC 732 Kennametal
表3—2：实验所用的各种切削刀具碳
0.4 锰
0.91 磷
0.017 硫
0.02 硅
0.24 镍
0.10 铬
1.01
锡
0.008 铝
0.030 钒
0.002 钙
0.0064 钼
0.2 铜
表3—3 ：涂层物
涂 层 厚 度 层 数
TiALN 3.5u 1
Ti—TiCN—TiN 3u-3 t-1 t 3
(TiCN 中间体)
3.2.2 冷却物
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