改變刀片墊板材料方法來影響刀具使用壽命
在被動減振的銑刀上柔韌性是如何變化的,它對刀具的使用壽命產(chǎn)生了何種影響。此外,先前在車削過程中也對車刀的柔韌性做了變化試驗,現(xiàn)在把這種試驗結(jié)果與銑削過程的試驗結(jié)果加以比較,并介紹下一步實驗所得出的結(jié)論。
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【慧聰五金網(wǎng)】:在銑加工時,刀具承受著因工藝方法而造成的交變負(fù)荷。這種負(fù)荷有機械性質(zhì)的,也有熱性質(zhì)的。在機械負(fù)荷方面,特別值得一提的是刀片的入口沖擊。在刀刃進(jìn)入材料的瞬間,切削力會發(fā)生明顯的提升。
例如,在進(jìn)給同向進(jìn)行銑削時,刀具的刃部在每次進(jìn)入到材料時,都會經(jīng)歷一次刀具的入口沖擊。這種效應(yīng)由于脆硬的氧化層而得到了明顯的加強,在鑄造工件或類似工件上常會發(fā)生這種情況。
潤滑劑加強交變負(fù)荷
一方面,刀具傳導(dǎo)的過程熱會增加刀具的熱負(fù)荷;另一方面,刀刃切割空氣引起的溫度變化也會增加刀具的熱負(fù)荷。由于使用了潤滑劑,熱交變負(fù)荷還會進(jìn)一步加劇。
生產(chǎn)技術(shù)研究所承辦了由德國研究協(xié)會資助的“通過刀具入口沖擊時的柔韌性變化,提高切削加工時刀具的使用壽命”的項目。該項目探討了機械過載負(fù)荷,并通過試驗證明通過在貼近作用點的位置上改變?nèi)犴g性能夠盡可能的減少這種機械過載負(fù)荷。啟動這個研究項目的原因是基于以前多項工作中取得的結(jié)果。這些結(jié)果能夠證明:機床驅(qū)動裝置的剛性對刀具的使用壽命是有一定的影響。
例如,使用高剛性電機主軸的機床比使用剛性不太強的驅(qū)動裝置的機床刀具磨損得更快。但由于目前大量使用的電機主軸本身具有很多優(yōu)點,因而有一種選擇的可能性,這種選擇成本低廉而且對柔韌性,以及使用壽命的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,而且不必改變驅(qū)動方案。傳統(tǒng)的車刀在轉(zhuǎn)動沖切刀片下面墊有經(jīng)過研磨的硬質(zhì)金屬墊板,以保證刀片位置牢固。在墊板其他參數(shù)不變的情況下,我們對這種墊板的材料做了修改。
類似在這個項目的前期階段在車床上所做的試驗。首先,研制了一種銑頭刀架,它允許把柔韌性不同的材料放到刀具上。為了使試驗結(jié)果與先前的車削試驗取得的結(jié)果具有盡可能高的可比性,將銑頭刀架設(shè)計成了可以安放與前期試驗中相同的轉(zhuǎn)動沖切刀片。圖2中顯示了裝有墊板的銑頭刀架,墊板裝在轉(zhuǎn)動沖切刀片和刀體之間。
在選擇所用墊板的材料時,參考了前期的試驗結(jié)果,當(dāng)時發(fā)現(xiàn)強度不高和彈性模數(shù)不大的材料并不適合。試驗用的材料樹脂浸潤紙(彈性模數(shù)7GPa)、?;A?4GPa)、鎂(40GPa)和鋁(70GPa)表明:強度不足,彈性模數(shù)太小,會導(dǎo)致彈性變形過大,部分塑性變形過大,它們抵消了切削刀片的預(yù)應(yīng)力,因而不能夠繼續(xù)使用。
由于這種原因,墊板材料只能選用強度和彈性模數(shù)較高的材料。具體來講,就是鑄鐵材料EN-GJS-250(彈性模數(shù)110GPa)、EN-GJS-600(170GPa),以及鋼材S235JR(210GPa)。采用墊板的彈性模數(shù)作為標(biāo)志性的標(biāo)準(zhǔn)是因為在尺寸不變的情況下,彈性模數(shù)是墊板柔韌性的惟一變量。
可轉(zhuǎn)位刀片斷裂成為使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)
對工件材料提出了兩個要求,一是它們在經(jīng)濟快速的運行過程中會使刀具磨損,二是要在日常的切削工作中能夠得到應(yīng)用。最后選用的是一種鋁合金(AlSi10Mg),它是一種帶有多層石墨的鑄鐵(EN-GJS260Gr),以及一種結(jié)構(gòu)鋼(S235JR)。
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