一種選取切削刀具的方法與流程

2023-06-08 16:58:51 1

本發明涉及到機械切削領域用到的刀具，具體的說是一種選取切削刀具的方法。

背景技術：

刀具作為切削過程的直接執行者，在工件的切削加工過程中不可避免地存在著磨損和破損等現象，特別是在高速切削中，刀具的磨損尤為嚴重。高速難加工材料時，由於切削溫度很高，刀具的擴散磨損成為刀具的主要磨損機理之一。在刀具高速切削過程中，由於切削區域溫度高，且難加工材料切削粘性大，導致刀−屑接觸區域材料互相擴散溶解明顯。隨著刀具不斷與新的難加工材料接觸，不同材料成分的濃度差加劇了擴散溶解進程。從而引發刀具因過早擴散磨損而失效。

磨損後的刀具壽命急劇下降，工件表面粗糙度上升，工件的尺寸往往會超出設計公差。雖然及時換刀可以解決部分工件精度的不足的問題，但對於加工航空航天、新型模具等難加工材料，特別涉及到有國防要求的大型或精密零件，過頻的換刀會增加整體零件的重複定位誤差，達不到設計要求。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種選取切削刀具的方法，通過該方法可以有效地針對待切削材料選擇合適的切削刀具，從而儘可能的減小切削刀具的磨損，延長刀具的使用壽命。

本發明為實現上述技術目的所採用的技術方案為：一種選取切削刀具的方法，包括以下步驟：

一）製作刀具與切削材料的擴散磨損對照表；

1）採用擴散實驗獲得每種刀具的製作材料與每種切削材料間的元素擴散度；

2）以切削材料的成分為橫軸，以切削刀具材料成分為縱軸，製作刀具與切削材料的擴散磨損對照表；

二）根據所要切削材料的成分，在步驟一）獲得的擴散磨損對照表中選取與該材料成分相同或相近的切削材料作為依據，進而選擇元素擴散度低的刀具作為該切削材料的切削刀具。

所述步驟1）中擴散實驗的具體操作為：先將刀具材料與切削材料的接觸面進行研磨拋光直至表面無劃痕，而後將兩者的拋光面貼緊裝入夾具中並保持壓力為p的預緊力，再將其連帶夾具送入到電阻爐中加熱x℃並保溫時間n後，對切削材料與刀具材料兩者的接觸面均進行平整拋光以除去氧化層，最後再使用sem和eds對切削材料與刀具材料的接觸面進行分析，從而判斷出元素擴散度。

所述使用sem和eds對切削材料與刀具材料的接觸面進行分析，從而判斷出元素擴散度的方法如下：

a）對刀具材料和切削材料的接觸界面進行元素的面掃描分析，從而得到整個接觸面上元素的分布圖；

b）在刀具材料和切削材料的接觸界面兩側進行線掃描分析，觀察不同元素沿該掃描線的含量變化；

c）在刀具材料和切削材料的接觸界面兩側分別取若干測量點，對每個測量點進行eds元素定量分析，然後把所有點的某種元素的百分含量繪製在一條曲線上，即得到這種元素在擴散界面兩側的元素溶解-擴散曲線；

d）綜合步驟a）、b）和c）得到的結果，由本領域技術人員人為定義出該種刀具與該種材料的元素擴散度。

所述夾具包括兩塊橫向夾板和兩塊縱向夾板，且兩塊橫向夾板和兩塊縱向夾板之間通過緊固螺栓連接，刀具材料和切削材料均為塊狀，且刀具材料的一個側面貼緊其中一塊橫向夾板或縱向夾板，另外的三個側面分別與三塊切削材料緊貼，並由兩塊橫向夾板和兩塊縱向夾板通過緊固螺栓將三塊切削材料壓緊固定在刀具材料的三個側面上。

所述三塊切削材料與刀具材料的三個接觸面的兩側分別設置有熱傳感器，以檢測處於電阻爐內加熱保溫時，三個接觸面兩側的溫度差。

有益效果：本發明首先通過擴散實驗得出每種刀具與每種切削材料間的元素擴散度，並以此為基礎製作出刀具與切削材料擴散磨損對照表，這樣在需要切削某種材料時，就可以在對照表中找到與該材料成分相同或相近的切削材料，並以該切削材料跟不同刀具的元素擴散度為依據選擇合適的刀具，從而可以儘可能的減小切削刀具的磨損，延長刀具的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明中夾具的結構示意圖；

附圖標記：1、橫向夾板，2、縱向夾板，3、緊固螺栓，4、刀具材料，5、工件材料。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述。

一種選取切削刀具的方法，包括以下步驟：

一）製作刀具與切削材料的擴散磨損對照表；

1）採用擴散實驗獲得每種刀具的製作材料與每種切削材料間的元素擴散度；

2）以切削材料的成分為橫軸，以切削刀具材料成分為縱軸，製作刀具與切削材料的擴散磨損對照表；

二）根據所要切削材料的成分，在步驟一）獲得的擴散磨損對照表中選取與該材料成分相同或相近的切削材料作為依據，進而選擇元素擴散度低的刀具作為該切削材料的切削刀具；

本發明中，所述步驟1）中擴散實驗的具體操作為：先將刀具材料與切削材料的接觸面進行研磨拋光直至表面無劃痕，而後將兩者的拋光面貼緊裝入夾具中並保持壓力為p的預緊力，再將其連帶夾具送入到電阻爐中加熱x℃並保溫時間n後，對切削材料與刀具材料兩者的接觸面均進行平整拋光以除去氧化層，最後再使用sem和eds對切削材料與刀具材料的接觸面進行分析，從而判斷出元素擴散度；

其中，所述使用sem和eds對切削材料與刀具材料的接觸面進行分析，從而判斷出元素擴散度的方法如下：

a）對刀具材料和切削材料的接觸界面進行元素的面掃描分析，從而得到整個接觸面上元素的分布圖；

b）在刀具材料和切削材料的接觸界面兩側進行線掃描分析，觀察不同元素沿該掃描線的含量變化；

c）在刀具材料和切削材料的接觸界面兩側分別取若干測量點，對每個測量點進行eds元素定量分析，然後把所有點的某種元素的百分含量繪製在一條曲線上，即得到這種元素在擴散界面兩側的元素溶解-擴散曲線；

d）綜合步驟a）、b）和c）得到的結果，由本領域技術人員人為定義出該種刀具與該種材料的元素擴散度。

本發明中，所述的元素擴散度是指，本領域技術人員人為定義的分級制度，比如人為將擴散度分為三級、五級或九級等，當然也可以嘗試用百分比來定義；人為定義的分級制度依據可以是資料的記載，也可以是多次實驗或得到的數據作為依據。

如圖1所示，本發明所述夾具包括兩塊橫向夾板1和兩塊縱向夾板2，且兩塊橫向夾板1和兩塊縱向夾板2之間通過緊固螺栓3連接，刀具材料4和工件材料5均為塊狀，且刀具材料4的一個側面貼緊其中一塊橫向夾板或縱向夾板，另外的三個側面分別與三塊工件材料5緊貼，並由兩塊橫向夾板1和兩塊縱向夾板2通過緊固螺栓3將三塊工件材料5壓緊固定在刀具材料4的三個側面上；為了提高效率，也可以採用一塊工件材料5和三塊不同成分的刀具材料4，然後三塊刀具材料4可以同時與工件材料5進行試驗；

所述三塊工件材料與刀具材料的三個接觸面的兩側分別設置有熱傳感器，以檢測處於電阻爐內加熱保溫時，三個接觸面兩側的溫度差；這樣可以選擇在氧化過程中接觸表面溫度差較小的表面進行元素溶解-擴散分析；

本發明中，在電阻爐內加熱到x℃，該x℃應使刀具材料和工件材料在電阻爐中能夠快速氧化並在表面形成氧化層。