摩擦學(xué)學(xué)報(bào)第25卷（2005年第1～6期總第105～110期）

摩擦學(xué)學(xué)報(bào)第25卷（2005年第1～6期總第105～110期）論文題目：基于微區(qū)摩擦學(xué)理論的高溫?zé)嵯鬟^(guò)程分析

摘要：高溫?zé)嵯魇乾F(xiàn)代制造業(yè)中常用的金屬加工技術(shù)之一。本文基于微區(qū)摩擦學(xué)理論，對(duì)高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中的摩擦學(xué)特性進(jìn)行了分析。通過(guò)建立數(shù)值模型，研究了熱削過(guò)程中的摩擦系數(shù)、熱擾動(dòng)和變形等因素對(duì)加工表面質(zhì)量和切削力的影響。研究結(jié)果表明，高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中，由于材料熱膨脹和表面高溫軟化，摩擦系數(shù)存在明顯降低的趨勢(shì)。同時(shí)，熱擾動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致加工表面形貌的變化，在一定程度上影響加工質(zhì)量。此外，切削過(guò)程中的變形也會(huì)對(duì)切削力及加工表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，在高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮各種因素，選取合適的參數(shù)及工藝，以獲得良好的加工效果。

關(guān)鍵詞：摩擦學(xué)、微區(qū)摩擦學(xué)、高溫?zé)嵯?、表面質(zhì)量、切削力

Abstract:High-temperaturemachiningisoneofthecommonlyusedmetalprocessingtechnologiesinmodernmanufacturingindustry.Basedonthetheoryofmicrofriction,thispaperanalyzesthefrictionalcharacteristicsofhigh-temperaturecuttingprocess.Byestablishinganumericalmodel,theinfluenceoffrictioncoefficient,thermaldisturbanceanddeformationonmachiningsurfacequalityandcuttingforceintheheatingprocessisstudied.Theresearchresultsshowthatinthehigh-temperaturecuttingprocess,duetothethermalexpansionofthematerialandthehigh-temperaturesofteningofthesurface,thereisanobvioustendencytoreducethefrictioncoefficient.Atthesametime,thermaldisturbancecanalsocausechangesinthesurfacemorphologyofthemachinedpart,whichaffectsthemachiningqualitytosomeextent.Inaddition,deformationduringthecuttingprocesswillalsohaveanimpactoncuttingforceandmachiningsurfacequality.Therefore,inthehigh-temperaturecuttingprocess,itisnecessarytocomprehensivelyconsidervariousfactorsandselectappropriateparametersandprocessestoachievegoodmachiningresults.

Keywords:friction,microfriction,high-temperaturecutting,surfacequality,cuttingforce.高溫?zé)嵯魇且环N特殊的加工方法，可用于加工難加工材料和復(fù)雜形狀的工件。由于高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中涉及到高溫、高速和高負(fù)荷等因素，因此需要對(duì)其摩擦學(xué)特性進(jìn)行深入研究，以提高加工效率和質(zhì)量。

通過(guò)微區(qū)摩擦學(xué)的理論研究，我們可以深入了解高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。在熱削過(guò)程中，由于材料熱膨脹和表面高溫軟化等因素，與刀具接觸的一側(cè)材料表面存在明顯的塑性變形，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)的降低。此外，高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中，切削區(qū)域的溫度和力都會(huì)呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的分布情況，這會(huì)產(chǎn)生熱擾動(dòng)和變形等現(xiàn)象，從而影響加工表面質(zhì)量和切削力。

為了提高高溫?zé)嵯鞯募庸ば屎唾|(zhì)量，需要綜合考慮各種因素，包括材料特性、切削參數(shù)、刀具幾何參數(shù)、潤(rùn)滑情況等。對(duì)于不同材料和工件形狀，需要采用不同的切削參數(shù)和工藝方案，以最大程度地降低加工難度和提高加工效率。此外，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式和冷卻方式可有效降低摩擦系數(shù)和熱影響，提高加工表面質(zhì)量。

綜上所述，高溫?zé)嵯魇且环N具有廣闊應(yīng)用前景的加工方法，通過(guò)深入研究其摩擦學(xué)特性，可以為其實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的加工提供理論支持。另外，高溫?zé)嵯鬟€可以通過(guò)控制刀具幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化加工效果。例如，可以采用磨制出不同形狀的刀具尖端來(lái)適應(yīng)不同輪廓的工件表面。使用裁剪式切削也是一種有效的策略，能夠顯著降低切削力，提高加工效率。

另一方面，最近興起的插入式切削也被廣泛應(yīng)用于高溫?zé)嵯黝I(lǐng)域。插入式切削是一種相對(duì)較新的切削方式，它采用多個(gè)小而銳利的切削鋒刃代替?zhèn)鹘y(tǒng)單鋒刃刀具，能夠更好地控制加工區(qū)域和提高加工效率。此外，利用先進(jìn)的加工仿真軟件和納米級(jí)精度的加工設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的加工表面和更高精度的工件形狀。

總之，高溫?zé)嵯魇且环N充滿挑戰(zhàn)和活力的加工領(lǐng)域。在理解其摩擦學(xué)特性的基礎(chǔ)上，我們需要綜合考慮工藝參數(shù)、刀具設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑方式等多個(gè)因素，以實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的加工。未來(lái)，隨著材料和切削技術(shù)的不斷發(fā)展，高溫?zé)嵯鬟€將有更加廣闊的應(yīng)用前景。在高溫?zé)嵯髦?，切削力的控制也是非常重要的一點(diǎn)。受材料的塑性變形和高溫軟化的影響，切削區(qū)域的變形非常復(fù)雜，這會(huì)導(dǎo)致切削力的不穩(wěn)定性。如果無(wú)法有效控制切削力，就可能導(dǎo)致加工表面的粗糙度增加、工件變形甚至刀具斷裂等問(wèn)題。因此，需要采用適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)設(shè)置以及合理的刀具和加工環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)可靠的力控制和高效的加工。

同時(shí)，高溫?zé)嵯鬟€需要考慮切削熱的管理，以避免過(guò)度熱損和材料變形等問(wèn)題。為了控制切削溫度，可以采用液體或氣體冷卻等方法，以減少熱量積累和熱變形。同時(shí)，還可以使用涂層和涂覆材料來(lái)提高切削耐熱性，并更好地適應(yīng)高溫?zé)嵯鳝h(huán)境。

在高溫?zé)嵯鞯膶?shí)踐中，除了切削參數(shù)和刀具設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑和冷卻等方面的優(yōu)化，還需要充分考慮成本和效益等經(jīng)濟(jì)因素。因此，需要以質(zhì)量、效率和成本為基礎(chǔ)，確定最佳加工方案，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的制造。同時(shí)，還需要考慮未來(lái)發(fā)展方向和需求趨勢(shì)，以制定適應(yīng)市場(chǎng)和技術(shù)進(jìn)步的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

綜上所述，高溫?zé)嵯魇且环N具有挑戰(zhàn)性和應(yīng)用前景的加工技術(shù)，需要充分理解其摩擦學(xué)特性和切削熱管理方法，并綜合考慮工藝參數(shù)、刀具設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑冷卻和經(jīng)濟(jì)因素等因素，以實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和可持續(xù)的制造。未來(lái)，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用，高溫?zé)嵯鬟€將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用前景和更高的研究?jī)r(jià)值。此外，高溫?zé)嵯饕残枰紤]材料的性質(zhì)和特點(diǎn)。不同材料在高溫?zé)嵯鬟^(guò)程中的響應(yīng)和變形是不同的，因此需要針對(duì)不同的材料采用相應(yīng)的切削策略和刀具設(shè)計(jì)。例如，在加工高硬度材料時(shí)，需要使用精密的超硬切削工具，并且需要采用低速高進(jìn)給的切削方式以保證切削質(zhì)量和刀具壽命。而在加工高強(qiáng)度的耐腐蝕性合金時(shí)，需要考慮材料的抗熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，并采用合適的潤(rùn)滑和冷卻方法以防止材料的氧化和變形。

高溫?zé)嵯骷夹g(shù)還有許多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，例如航空、汽車、電子、能源等等。在航空領(lǐng)域，高溫?zé)嵯骺捎糜诩庸じ邚?qiáng)度的鈦合金零件，以提高飛機(jī)的耐久性和重量比。在汽車制造中，高溫?zé)嵯骺梢杂糜诩庸ぐl(fā)動(dòng)機(jī)缸體、傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)氣門等零件。在電子工業(yè)中，