導(dǎo)電加熱切削

1、導(dǎo)電加熱切削的適應(yīng)范圍及其優(yōu)勢(shì)導(dǎo)電加熱切削自 50 年代末作為一種現(xiàn)代加工技術(shù)出現(xiàn)后，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究。 研究成果表明，導(dǎo)電加熱切削對(duì)于難加工材料的加工具有較常規(guī)切削更好的效果。 近年來(lái)，人們對(duì)導(dǎo) 電切削加工的機(jī)理有了更深入的研究， 對(duì)滅弧和加熱電源的研究也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步， 為導(dǎo)電加熱切削 的實(shí)用化奠定了一定的基礎(chǔ)。不過(guò)， 人們的研究成果大多基于零件外圓的車削粗加工。 為此，我們針 對(duì)導(dǎo)電加熱切削的工藝適應(yīng)范圍作了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，導(dǎo)電加熱切削在車削平、內(nèi) 孔、螺紋以及硬車削等方面較常規(guī)切削具有明顯的優(yōu)勢(shì)。抑制鱗剌和積屑瘤獨(dú)具優(yōu)勢(shì)為消除或抑制其產(chǎn)生，通常避開(kāi)容

2、 切削液和減小切削厚度等措 切削速度正好落在積屑瘤或鱗剌的形成積屑瘤和鱗剌是金屬切削加工中獲得較小表面粗糙度的兩大障礙， 易產(chǎn)生積屑瘤和鱗剌的切削速度而采用高速或低速切削，同時(shí)使用極壓 施。然而，有時(shí)受各種因素的影響， 無(wú)法采用上述各種措施， 值域內(nèi)而使零件加工精度和表面粗糙度難以保證。實(shí)質(zhì)上，切削速度對(duì)積屑瘤或鱗剌消長(zhǎng)的影響是通過(guò)切削溫度體現(xiàn)的， 如切削鋼材時(shí)，只要將切削速 度提高到 500C 以上，積屑瘤或鱗剌就能得到抑制，甚至消失。導(dǎo)熱加熱切削通過(guò)導(dǎo)電加熱，能使刀工接觸區(qū)的溫度提高到 700? 900C,從而改善工件材料的切削加工性。降低摩擦系數(shù) 卩，減少變形系數(shù)x,可有效消除積屑瘤或鱗

3、 剌的產(chǎn)生。為驗(yàn)證這一點(diǎn),進(jìn)行了平面車削實(shí)驗(yàn),工件材料不變（45#鋼）,干切削,刀具幾何參數(shù)不變,切削深度、進(jìn)給量不變,切削速度隨平面直徑減小而降低,常規(guī)車削平面時(shí),隨切削速度變化產(chǎn)生的積屑瘤或鱗剌不同,形成一些光澤不同、 表面粗糙度不一的同心圓環(huán)。而導(dǎo)電加熱車削不同速度下車削平面的表面粗糙度相差不大 （見(jiàn)表 1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)導(dǎo)電加熱切削在抑制積屑瘤或鱗剌方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。表1表面粗糙度Ra （呵）對(duì)比結(jié)果切削條件檢測(cè)工件直徑范圍 （mm）1530507085ap=).5 mm0?95 ?f=0;1 mm/r3050708595n二329.21.71.61.61.70l=OA555031.70r

4、/l=150A1.81.71.61.71.61.72mi05543nn二209.08.51.81.71.70I=0A242041.72r/I=150A2.11.71.31.11.01.10mi15655nn二128.17.29.37.22.356I=0A545332.30r/I=150A1.72.11.61.41.41.42mi00030n車削內(nèi)孔時(shí)切削平穩(wěn)內(nèi)孔常規(guī)車削時(shí)，刀桿細(xì)長(zhǎng)，容易產(chǎn)生顫振，一般無(wú)法采用高速切削，切削速度大多正好落在積屑瘤或鱗剌的形成值域內(nèi)，因此,很難保證加工出好的表面粗糙度和高的加工精度。導(dǎo)熱加熱切削就是在低的切削速度狀態(tài)下，直接向刀具-工件回路通以低壓大電流，對(duì)加工區(qū)

5、進(jìn)行導(dǎo)電加熱，改善了工件材料的加工性能，減小了變形系數(shù)x，增大了剪切角 為顯著地減小了切削力。這可以消除積屑瘤或鱗剌的產(chǎn)生，切削力的減小又可消除顫振，因而使內(nèi)孔的加工質(zhì)量大大提高。用YT15車刀（刀桿尺寸為15mnrK 15mm< 60m）進(jìn)行內(nèi)孔車削實(shí)驗(yàn)，不同切削用量下兩種加工方法的加工表面粗糙度如表2所示。表2內(nèi)孔加工表面粗糙度 Ra （ gm）對(duì)比結(jié)果切削用量導(dǎo)電情況粗糙度Ra ( jm)Vc=0.127 m/sI=0 A5.64ap=0.8 mm f=0.15 mm/rI=220 A0.82Vc=0.128 m/sI=0 A9.65ap=0.5 mm f=0.15 mm/rI=1

6、80 A1.30Vc=0.129 m/sI=0 A5.27ap=0.6 mm f=0.10 mm/rI=200 A1.18I=0 A6.32vc=0.097 m/sI=100 A3.32ap=0.5 mm f=0.10 mm/rI=120 A1.29Vc=0.126 m/sI=0 A4.10ap=0.3 mm f=0.10 mm/rI=100 A0.92實(shí)驗(yàn)中，每當(dāng)未通電切削時(shí)，切削過(guò)程中總會(huì)產(chǎn)生顫振和嚴(yán)重的嘯叫聲；而當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)電加熱切削時(shí)，貝壞削平穩(wěn)，無(wú)顫振和嘯叫,加工表面粗糙度值Ra能降低3? 7呵導(dǎo)電加熱精車螺紋精車螺紋，尤其是精車較大導(dǎo)程螺紋時(shí)，通常使用高速鋼車刀，這主要是因?yàn)楦咚黉撎蓟?/p>

7、物晶粒細(xì)，刃磨性好,能形成鋒利的刃口，精車時(shí)切削力小，能通過(guò)合理選用切削液降低表面粗糙度。相反，硬質(zhì)合金刀具由于晶粒較粗，刃磨時(shí)不易形成鋒利刃口，通常除高速車削小螺距螺紋外，較少用硬質(zhì)合金來(lái)精車螺紋。然而，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性均比高速鋼要好，又可不使用切削液，若能用硬質(zhì)合金車削螺紋，顯然會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)導(dǎo)電加熱切削技術(shù)，使用硬質(zhì)合金刀具干切削精車螺紋，同樣可以達(dá)到高速鋼刀具加切削液精車螺紋的表面加工質(zhì)量。我們用YT15硬質(zhì)合金導(dǎo)電加熱車削45#鋼的T50X6和T48X8螺桿各一根，車削中，切屑如薄紙，成發(fā)條卷狀，底面光澤，螺紋表面粗糙度Ra=1.38? 3.56 m導(dǎo)電加

8、熱切削在硬車削方面的優(yōu)勢(shì)所謂硬車削是指把淬硬鋼(硬度HRO55)的車削作為最終加工或精加工的工藝方法。由于導(dǎo)電加熱切削能提高刀-工接觸區(qū)的切削溫度，軟化了切削區(qū)的工件材料，改變了工件材料的切削加工性能，使之由難切削轉(zhuǎn)化為易切削，由不能切削轉(zhuǎn)化為能切削；加之導(dǎo)電加熱的作用區(qū)域小，作用時(shí)間短，對(duì)已加工表面的金相組織和物理-機(jī)械性能影響較小，因此，將導(dǎo)電加熱切削技術(shù)用于硬車削，應(yīng)該是獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的。筆者對(duì)兩種淬硬鋼GCr15(HRC63和40Cr(HRC56進(jìn)行了導(dǎo)電加熱切削試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)記錄如表3,證明導(dǎo)電加熱切削用于硬車削是可行的表3硬車削對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果淬硬鋼30min 后粗糙度切屑切削用量導(dǎo)電情況材料的

9、VB值Ra( g)形態(tài)vc=0.125 m/sGCr15I=0 A5min后崩14.20崩碎狀ap=0.4 mmHRC63I=250A刃 0.35 mm1.97帶狀f=0.15 mm/rvc=0.125 m/s40CrI=0 A0.41 mm4.86C狀ap=0.6 mmHRC56I=220A0.15 mm1.35螺卷狀f=0.15 mm/r導(dǎo)電加熱切削的局限性導(dǎo)電加熱切削向刀具-工件回路輸送的是低壓（v 10V大電流（ 100A有時(shí)達(dá)1000A）,因此在刀具切入和退出時(shí)，刀-工接觸區(qū)電流的突變會(huì)引起火花或電弧。雖然人們對(duì)滅弧問(wèn)題的研究已初現(xiàn)端倪，即通過(guò)計(jì)算機(jī)控制滅弧保護(hù)電路可初步實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧的控制，但是計(jì)算機(jī)的控制總是 滯后”電弧的發(fā)生，因此這一問(wèn)題尚未得到真正解決，離實(shí)用化尚有一段距離。因此，對(duì)于進(jìn)退刀頻繁的切削加工工藝過(guò)程，導(dǎo)電加熱切削仍是不太適應(yīng)。同時(shí),由于導(dǎo)電加熱后，切屑被軟化，斷屑更為困難，因此，對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線也是不太適應(yīng)的。綜上所述，對(duì)于導(dǎo)電加熱切削可得出如下結(jié)論：1）通過(guò)導(dǎo)電加熱，可改善工件切削加工區(qū)材料的切削加工性能，有效地抑制、消除積屑瘤或鱗剌的產(chǎn)生，與常規(guī)車削相比，能降低加工表面粗糙度Ra3? 7呵。2） 導(dǎo)電加熱切削過(guò)程中，由于切削變形區(qū)工件材料得到軟化，使切削力顯著降低，因而在剛性較差的薄壁、細(xì)長(zhǎng)軸等零件的切削加工時(shí)比普通切削加工更具優(yōu)勢(shì)。3）通過(guò)導(dǎo)電加