1．引言

　　導(dǎo)電加熱切削是一種加工機(jī)理獨(dú)特的非傳統(tǒng)切削加工方法模暗，其刀具磨損有著與傳統(tǒng)切削加工方法完全不同的磨損形態(tài)和磨損規(guī)律丙图。這是由導(dǎo)電加熱切削的加工機(jī)理和摩擦機(jī)理決定的氧吐。研究導(dǎo)電加熱切削的刀具磨損特性以及刀具的使用性能博个，對(duì)于加速導(dǎo)電加熱切削技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程具有一定的現(xiàn)實(shí)意義怀樟。

　　2．切削試驗(yàn)

　　試驗(yàn)條件如下：

　　機(jī)床：CM6140 精密車(chē)床

　　材料：45鋼，調(diào)質(zhì)盆佣；38CrNi3MoVA往堡，調(diào)質(zhì)

　　刀具：YG8、YT5共耍、YT15虑灰、YW1吨瞎、CN25硬質(zhì)合金機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車(chē)刀及焊接整體式車(chē)刀

　　電源：大功率IGBT高頻逆變開(kāi)關(guān)電源

　　測(cè)量?jī)x器：掃描電鏡(S-550)；讀數(shù)顯微鏡(40×)

　　試驗(yàn)采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法穆咐，即在車(chē)床上作外圓車(chē)削試驗(yàn)颤诀。切削速度選擇在0.3m/s左右，在獲得與高速不導(dǎo)電切削相同形態(tài)的切屑(帶狀对湃、蘭色)和相近表面粗糙度(Ra1.25～3.20μm)的工件表面的前提下崖叫，用各種型號(hào)的刀具，在不同的切削條件下進(jìn)行導(dǎo)電加熱切削拍柒，并與常規(guī)切削進(jìn)行比較归露。

　　3．刀具磨損特性

　　眾所周知，在傳統(tǒng)切削加工中坠街，刀具磨損一般是以機(jī)械磨損為主种烫，佐之以擴(kuò)散、氧化磨損等墅失，刀具的磨損形態(tài)為“月牙洼”磨損鼻御。切削速度是影響刀具耐用度的最主要因素。通常提高切削速度筑渴，耐用度就降低贰筹，磨損量就增加。

　　導(dǎo)電加熱切削通常是在低速下進(jìn)行切削加工的磕阱，按理應(yīng)有較小的磨損量前挡。但是，導(dǎo)電加熱切削時(shí)情澈，必須施加較大的低壓電流對(duì)切削微區(qū)進(jìn)行加熱屎谆，以軟化工件金屬材料。并且瘤琐，導(dǎo)電加熱切削是依靠刀—工緊密接觸傳導(dǎo)電流的琐览。當(dāng)電流進(jìn)入切削微區(qū)，尤其是刀—工和刀—屑接觸區(qū)柑土，猶如進(jìn)入一“狹窄的瓶頸”蜀肘，在這里，電荷密度和電流密度都驟增稽屏，不僅接觸點(diǎn)燒成紅熱扮宠，而且在接觸點(diǎn)的氣隙空間還可能產(chǎn)生電火花甚至電弧。這就是導(dǎo)電加熱切削時(shí)影響刀具磨損的最本質(zhì)的因素狐榔。在導(dǎo)電加熱切削中坛增，刀具磨損將以熱電磨損、電蝕為主荒叼，而機(jī)械磨損則會(huì)因材料的軟化而有所削弱轿偎。

　　由于熱效應(yīng)和電腐蝕的共同作用典鸡，這就使得刀具的磨損形態(tài)亦有所不同。研究結(jié)果表明坏晦，導(dǎo)電加熱切削刀具的典型磨損形態(tài)為主切削刃的“刃帶磨損”萝玷。

　　4．刀具耐用度分析

　　開(kāi)展導(dǎo)電加熱切削研究的國(guó)內(nèi)外學(xué)者一般都得到如下結(jié)論：在一定條件下，導(dǎo)電加熱切削能提高刀具耐用度昆婿。例如立骄，加工鈦合金時(shí)可提高1～4倍，加工鎳鉻合金冷硬鑄鐵時(shí)可提高近14倍贞倒。

　　事實(shí)上辨埃，只有在加熱能明顯地降低零件材料強(qiáng)度性能，而較小程度軟化刀具材料的情況下紫颈，才能顯著提高刀具的耐用度下风。

　　有學(xué)者指出，在保持最佳切削溫度不變(用降低切削速度的方法)的條件下,加熱熱強(qiáng)合金零件既可能提高刀具耐用度嘁汗，又可能降低刀具耐用度鹤肥。在加工熱強(qiáng)合金零件時(shí)，只有用相對(duì)低的切削速度加工揣恳，且切削溫度接近最佳溫度時(shí)冠樱，用加熱方法才能達(dá)到提高刀具耐用度的目的。以等于和高于最佳速度的切削速度加工時(shí)一膝，采用加熱方法則會(huì)使切削溫度偏離最佳溫度颠舞，因而會(huì)降低刀具耐用度。例如顾腊，導(dǎo)電加熱切削38CrNi3MoVA鋼粤铭，在較低切削速度下，可以提高刀具耐用度4～5倍投慈，但當(dāng)切削速度大于1.8m/s時(shí)承耿，導(dǎo)電加熱切削并無(wú)優(yōu)勢(shì)，甚至?xí)霈F(xiàn)刀具耐用度下降的趨勢(shì)伪煤。因此，導(dǎo)電加熱切削的刀具耐用度并不總是比傳統(tǒng)切削加工的高凛辣。

　　綜合分析有關(guān)研究資料可知抱既，只有在切削高強(qiáng)度、耐熱合金扁誓、淬硬件等難加工材料防泵，刀具—工件材料的硬度比比較小時(shí)，在一定條件下蝗敢，導(dǎo)電加熱切削的刀具耐用度才可望大幅度提高捷泞。在工件材料可切削加工性較好足删，刀具—工件硬度比比較大的情況下，或者切削速度較高時(shí)锁右，導(dǎo)電加熱切削并不產(chǎn)生明顯效果搜痕，由于電熱效應(yīng)，有時(shí)刀具耐用度可能比常規(guī)切削加工還要低队趁。

　　5．刀具材料的選擇

　　只要刀—工材料的強(qiáng)度绍撇、硬度比大于1.4～1.5，刀具就能進(jìn)行切削松摘。但是切削刀具要能不斷對(duì)加工材料進(jìn)行切削督垮，就必須保持切削刃的形狀不發(fā)生改變。這主要與刀具材料和工件材料之間的強(qiáng)度比和硬度比有關(guān)乳栈。顯然影啸，兩者比值越大，越有利于切削组伤。

　　試驗(yàn)表明羡财，刀具材料和工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)加熱切削效果有很大影響。在試驗(yàn)中扭享，發(fā)現(xiàn)采用導(dǎo)熱性較好的K類(lèi)硬質(zhì)合金刀具作導(dǎo)電加熱切削效果較好坠行，特別是P 類(lèi)的改進(jìn)型YW1刀具，具有較高的刀具耐用度续膳，YW2基涂層刀片CN25也具有相當(dāng)高的刀具耐用度改艇。工件材料則以導(dǎo)熱系數(shù)小些為佳，可使加熱效率提高坟岔，相對(duì)刀具耐用度也有所提高(通常金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)的排序?yàn)椋禾间摚竞辖鸾Y(jié)構(gòu)＞工具鋼＞耐熱鋼＞不銹鋼)谒兄。

　　6．刀具結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的選擇

　　硬質(zhì)合金刀片經(jīng)高溫焊接以及刃磨之后，硬度有所下降社付，多次受熱應(yīng)力的作用還會(huì)發(fā)生微觀裂紋承疲，從而降低了刀具耐用度。試驗(yàn)表明鸥咖，導(dǎo)電加熱切削的刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)采用機(jī)夾不重磨刀具為好燕鸽，切削條件相同時(shí)，通常焊接整體式刀具比機(jī)夾不重磨刀具磨損量要大啼辣。

　　為了保證在切削過(guò)程中刀—工之間緊密接觸啊研，電流傳導(dǎo)順暢，避免產(chǎn)生電弧鸥拧，減輕電蝕党远，在考慮刀具幾何參數(shù)時(shí)：(1) 應(yīng)使刀具承受一定的徑向分力，主偏角應(yīng)小于90°朝正，一般以45°～75°為宜蒸败；(2) 由于工件材料受熱軟化圾恐，切削力減小，刀具強(qiáng)度已顯得不是最突出的了雅沽，為了防止因切削振動(dòng)等引起刀具彈回擂椎，應(yīng)適當(dāng)增大后角，盡量保持刀刃有一定的鋒利程度泡缠； (3) 為了保證刀具有足夠的強(qiáng)度和足夠的傳熱體積趟蛋，增大切削刃的耐磨性，提高刀具耐用度鼎示，通常應(yīng)根據(jù)進(jìn)給量的大小同嚷，保證切削刃有0.2～0.5mm的棱邊。

　　7．結(jié)論

　　(1)導(dǎo)電加熱切削由于刀—工和刀—屑接觸區(qū)受低壓大電流和高溫的強(qiáng)烈作用虫店，導(dǎo)電加熱切削刀具的磨損形態(tài)和磨擦機(jī)理獨(dú)特甫知。

　　(2)刀具磨損程度不僅與接觸應(yīng)力、切削溫度愁霞、連續(xù)作用時(shí)間有關(guān)诡蜓，而且與切削用量和切削條件對(duì)加熱電流的適應(yīng)匹配有關(guān)。

　　(3)導(dǎo)電加熱切削能提高刀具耐用度胰挑，這只有在切削速度較低蔓罚，刀具—工件材料的強(qiáng)度和硬度比比較小、加熱能明顯降低零件材料強(qiáng)度性能而較小程度軟化刀具材料時(shí)瞻颂，才能產(chǎn)生明顯效果豺谈。

　　(4)導(dǎo)電加熱切削時(shí)，刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)刀具的耐用度影響很大贡这。試驗(yàn)表明茬末，YW類(lèi)刀具較為適合導(dǎo)電加熱切削；為了避免產(chǎn)生電弧盖矫，選擇刀具幾何參數(shù)時(shí)丽惭，既要考慮盡量保持切削刃的鋒利，又要考慮使刀具在切削過(guò)程中承受一定的徑向壓力辈双。

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