DEFORM难加工材料切削性能仿真研究切削要素比较(3)

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切削用量主要包括切削速度、进给量和切削深度(如图2-4所示)。进给量是切削刃每转沿着切削方向移动的距离;切削速度是指每分钟内切削刀具沿着工件移动的以米为单位的距离;切削深度是工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离切削用量的大小与刀具寿命有直接的关系，实验证明，在车削加工中切削速度增加20%则刀片磨损增加50%，而走刀量增加20%相应的刀片磨损增加20%，切削深度增加50%相应的刀片磨损增加20%。

（4）刀具切削材料

刀具切削部分的材料是影响刀具性能的关键因素，在切削过程中，刀具在高温下完成切除加工余量和形成已加工表面的任务，同时还要承受切削力、冲击和振动，因此，作为切削刀具的材料要具备高的硬度(常温硬度必须在HRC6O以上)足够的强度和韧性、耐磨性(包括耐机械磨损和粘接磨损) 良好的导热性以及较好的工艺性。目前，常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。

①高速钢

高速钢的强度、韧性和工艺性均较好，可用于制造各种刀具，特别是形状复杂的刀具和小型刀具。目前，用于切削加工齿轮的复杂刀具还有拉刀等均大量使用高速钢制造。但高速钢高温强度差，耐高温性能差，适应的切削速度较低。

②硬质合金

硬质合金是目前主要的刀具材料之一，大部分的车削刀具材料和端铣刀的材料都已采用硬质合金，其它切削刀具也越来越多地采用硬质合金材料。非涂层硬质合金将耐磨料磨损性和韧性很好的结合在一起，主要用于中等到困难条件的加工场合，如钢、耐热优质合金、铸铁和铝合金的车削、铣削和钻削等。但是非涂层硬质合金在高速切削时耐磨性不是很好。而涂层硬质合金则具有极好的耐磨性和韧性的结合，适用于各种加工任务，具有非常好的耐磨损特征。

③金属陶瓷

金属陶瓷是由含钻作为粘结剂的钦基(TIC、TICN)硬质合金组成，具有耐磨的硬基体，化学稳定性高。用于要求小公差和良好表面光洁度的精加工和半精加工应用。

④陶瓷刀具

陶瓷刀具具有良好的红硬性，耐磨性很好，应用范围广，适用不同类型材料的零件加工。但陶瓷较脆，不耐冲击，因此要求工况稳定。主要用于加工铸铁、钢、硬材料和高温耐热合金，广泛应用在航空航天和淬硬钢及铸铁领域。

⑤立方氮化硼

立方氮化硼是由含陶瓷或氮化钦作为粘结剂的氮化硼组成，能承受很高的切削温度，适应高切削速度，应用在要求极高耐磨性和韧性的场合，主要用于淬硬钢的精加工以及高切削速度下灰口铸铁的粗加工。

⑥聚晶金刚石

聚晶金刚石具有极好的耐磨性，可以用于硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高硬度、耐磨材料的加工，但聚晶金刚石高温下易分解，同时由于铁和碳原子的亲和性而在刀具和工件之间产生冷焊作用而损坏刀具，因此不适合铁族材料的加工。

（5）刀具磨损

切削过程中，刀具在机械载荷、热载荷、化学载荷、磨料磨损和粘结磨损的共同作用下，刀具的前刀面和后刀面上会产生磨损，当刀具磨损到达一定程度时，就会出现切削力明显加大、切削温度上升、切屑颜色发生改变甚至产生振动等现象，这些现象的出现直接导致工件尺寸精度超差，加工质量不能满足要求，此时，就必须更换新刀或进行刃磨。刀具磨损的机理和磨损形式如表2-1所示，刀具在机械载荷、热载荷和化学载荷等共同作用下，刀具前刀面和后刀面上产生磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损等。