1引言

　　高速切削加工不僅顯著提高了零件的加工效率，而且可使工件的加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到更高的水平窜觉，是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向谷炸。高速車銑加工技術(shù)是以銑刀代替車刀，通過工件旋轉(zhuǎn)和刀具高速旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件高速切削的一種先進(jìn)加工技術(shù)禀挫。切削時(shí)旬陡，工件不需高速轉(zhuǎn)動(dòng)拓颓。因此對實(shí)現(xiàn)大型和薄壁回轉(zhuǎn)體工件的高速、精密加工更具獨(dú)特意義描孟。此外驶睦，高速車銑加工是間斷切削，每一刀片在刀具每轉(zhuǎn)中的實(shí)際切削時(shí)間不會(huì)超過1/Z(Z為銑刀齒數(shù))匿醒。非切削階段场航，刀片可得到有效的冷卻，可望在干切削條件下實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件的高速切削抢妈，有利于實(shí)現(xiàn)綠色制造呼笨。但干切削條件下高速車銑鋼類工件時(shí)尚有許多問題有待于從理論和實(shí)驗(yàn)上予以研究。對于車削加工來說栖俐，主軸卡盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜肪吁、體積較大、動(dòng)平衡較銑削主軸要困難得多肥寺，切削速度的提高受到一定限制获踏。而且在高速車削鋼類零件時(shí)，高溫切屑沿前刀面連續(xù)流出，切削區(qū)溫度高，刀具極易磨損。為此，我們選擇在鋼材切削加工中性能優(yōu)良的金屬陶瓷刀具浪秘，進(jìn)行了高速車銑實(shí)驗(yàn)，對其切削D60鋼時(shí)的磨損特性和磨損機(jī)理進(jìn)行了研究。

　　2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件

　　高速車銑實(shí)驗(yàn)在改裝的高速車銑機(jī)床上進(jìn)行，采用正交車銑方式，如圖1所示廓握。高速車銑機(jī)床由沈陽機(jī)床三廠生產(chǎn)的S3-1200-1型數(shù)控車床改裝而成搅窿，銑刀由高速電主軸直接驅(qū)動(dòng)，采用變頻調(diào)速隙券，調(diào)速范圍為0～18000r/min男应。刀具表面形貌由掃描電鏡觀察分析，工件表面粗糙度用北京時(shí)代公司生產(chǎn)的TR100型粗糙度儀測量娱仔。

　　高速車銑實(shí)驗(yàn)用刀片為Sandvik公司生產(chǎn)的PL530型金屬陶瓷刀片(以TiC和TiN為基)沐飘，主偏角kr=90°，副偏角k’r=0°牲迫。實(shí)驗(yàn)用工件材料為D60鋼耐朴，其碳、錳盹憎、硅等元素的含量與60優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼基本相同筛峭，但硫铐刘、磷含量略大于鋼。實(shí)驗(yàn)用切削用量為:工件轉(zhuǎn)速n工=15r/min影晓，ap=0.5mm镰吵，f=0.5mm/r;工件直徑?150mm;刀具轉(zhuǎn)速n刀=5000r/min,(相應(yīng)切削速度為392.5m/min);切削為逆式車銑削，在沒有冷卻液澆注冷卻的干式條件下進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)捉瘟。

　　3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明旁班，干式高速車銑D60鋼時(shí)金屬陶瓷刀具磨損形態(tài)主要為后刀面磨損，磨損區(qū)外觀形態(tài)呈倒駝峰形铲锭。前刀面上有與切屑流動(dòng)方向一致的磨痕职菜，但刀刃上沒有微崩產(chǎn)生。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看纫蝗，水溶性冷卻液澆注冷卻條件下羔辉，高速車銑D60鋼時(shí)，經(jīng)過18min的切削仇韩，金屬陶瓷刀具后刀面磨損量睁衰、VBmax就達(dá)0.55mm。而干式高速車銑D60鋼時(shí)塌纯，經(jīng)過160min的切削蝴趾，后刀面磨損量VRmax達(dá)0.5mm，耐磨性較水溶性冷卻液澆注冷卻的濕式高速車銑要高得多隆肪。干式高速車銑D60鋼時(shí)刀具后刀面磨損曲線如圖3所示愿味。與常規(guī)切削速度下刀具磨損規(guī)律類似，刀具磨損過程由初期磨損怀樟、正常磨損及劇烈磨損三個(gè)階段組成功偿。顯微鏡觀察表明，在初期磨損階段往堡，刀具后刀面磨損較均勻械荷，磨損量、舊約為0.03mm虑灰。在正常磨損和劇烈磨損階段吨瞎，后刀面磨損區(qū)外觀逐漸呈現(xiàn)倒駝峰形，而且沿切削速度方向形成較多磨損溝痕穆咐。

　　掃描電鏡對刀具后刀面磨損區(qū)的觀察結(jié)果表明颤诀，在后刀面磨損區(qū)有微裂紋存在，如圖4所示对湃。但與濕式高速車銑相比崖叫，干式高速車銑時(shí)后刀面磨損區(qū)微裂紋分布密度要低得多。這是由于干式高速車銑時(shí)，雖然在刀具磨損區(qū)表層由于刀具切削過程和切出后的溫度變化存在高頻交變熱應(yīng)力归露，但刀具磨損區(qū)表層溫度變化遠(yuǎn)低于濕式切削時(shí)的溫度變化佳抗。所以十式切削時(shí)，作用于刀具表層的高頻交變熱應(yīng)力較小种烫。因此灵科，在刀具磨損區(qū)形成的裂紋幅度和分布密度較小。

　　刀具后刀面沿切削速度方向的磨痕寬度與刀具中硬質(zhì)相(如TiC)顆粒尺寸相當(dāng)鼻御。進(jìn)一步揭轰，我們在高放大倍數(shù)條件下用掃描電鏡對磨損區(qū)表面進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在磨損區(qū)表面有大量硬質(zhì)顆粒脫落而留下的微小凹坑贰筹。

　　干式高速車銑D60鋼時(shí)少炎，雖然在刀片非切削階段溫度有一定下降，但由于刀具轉(zhuǎn)速高前挡，非切削時(shí)間很短峡审，因此刀片在整個(gè)切削過程中的平均溫度較高。在高溫條件下屎谆，金屬陶瓷刀片中的粘結(jié)相Ni拨聚、Co發(fā)生軟化，其對硬質(zhì)相的粘結(jié)強(qiáng)度下降琐览，在切削過程中丑瞧，由于機(jī)械摩擦力的作用，硬質(zhì)相脫落而造成刀具磨損蜀肘。此外绊汹，日本金尺工業(yè)大學(xué)的千德英一曾用金屬陶瓷刀具以300m/min的切削速度進(jìn)行過鋼的高速車削實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為金屬陶瓷刀具前刀面磨損的主要原因是熱擴(kuò)散磨損扮宠∥鞴裕可以認(rèn)為，干式高速車銑切削坛增，由于每一刀片在刀具每轉(zhuǎn)中對工件切削時(shí)間不超過1/Z获雕，因此工件材料中的Fe向刀具表層擴(kuò)散，或刀具表層元素向工件轿偎、切屑中擴(kuò)散的可能性不大。但由于在于式條件下高速車銑D60鋼的切削過程中刀片平均溫度較高被廓，長時(shí)間切削時(shí)坏晦，刀片里層粘結(jié)相可向表面擴(kuò)散，并在后續(xù)切削過程中被帶走嫁乘，這也是造成刀具表層硬質(zhì)相粘結(jié)強(qiáng)度下降以及硬質(zhì)相顆粒脫落的原因之一昆婿。

　　4結(jié)論

　　干式高速車銑D60鋼時(shí)，金屬陶瓷刀具的主要磨損形態(tài)是后刀面磨損。

　　干式高速車銑D60鋼時(shí)贞倒，金屬陶瓷刀具的耐磨性較水溶性冷卻液澆注冷卻的濕式高速車銑要高得多辨埃。切削過程中，由于粘結(jié)相軟化紫颈，造成硬質(zhì)相粘結(jié)強(qiáng)度下降進(jìn)而脫落是刀具磨損的主要原因下风。

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