CN107127643A - 一种选取切削刀具的方法 - Google Patents

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李彬
康红艳
贾贵西
李妙玲
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Abstract

一种选取切削刀具的方法，首先制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表，然后根据所要切削材料的成分，在扩散磨损对照表中选取与该材料成分相同或相近的切削材料作为依据，进而选择元素扩散度低的刀具作为该切削材料的切削刀具。本发明首先通过扩散实验得出每种刀具与每种切削材料间的元素扩散度，并以此为基础制作出刀具与切削材料扩散磨损对照表，这样在需要切削某种材料时，就可以在对照表中找到与该材料成分相同或相近的切削材料，并以该切削材料跟不同刀具的元素扩散度为依据选择合适的刀具，从而可以尽可能的减小切削刀具的磨损，延长刀具的使用寿命。

Description

一种选取切削刀具的方法
技术领域
本发明涉及到机械切削领域用到的刀具，具体的说是一种选取切削刀具的方法。
背景技术
刀具作为切削过程的直接执行者，在工件的切削加工过程中不可避免地存在着磨损和破损等现象，特别是在高速切削中，刀具的磨损尤为严重。高速难加工材料时，由于切削温度很高，刀具的扩散磨损成为刀具的主要磨损机理之一。在刀具高速切削过程中，由于切削区域温度高，且难加工材料切削粘性大，导致刀−屑接触区域材料互相扩散溶解明显。随着刀具不断与新的难加工材料接触，不同材料成分的浓度差加剧了扩散溶解进程。从而引发刀具因过早扩散磨损而失效。
磨损后的刀具寿命急剧下降，工件表面粗糙度上升，工件的尺寸往往会超出设计公差。虽然及时换刀可以解决部分工件精度的不足的问题，但对于加工航空航天、新型模具等难加工材料，特别涉及到有国防要求的大型或精密零件，过频的换刀会增加整体零件的重复定位误差，达不到设计要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种选取切削刀具的方法，通过该方法可以有效地针对待切削材料选择合适的切削刀具，从而尽可能的减小切削刀具的磨损，延长刀具的使用寿命。
本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种选取切削刀具的方法，包括以下步骤：
一）制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
1）采用扩散实验获得每种刀具的制作材料与每种切削材料间的元素扩散度；
2）以切削材料的成分为横轴，以切削刀具材料成分为纵轴，制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
二）根据所要切削材料的成分，在步骤一）获得的扩散磨损对照表中选取与该材料成分相同或相近的切削材料作为依据，进而选择元素扩散度低的刀具作为该切削材料的切削刀具。
所述步骤1）中扩散实验的具体操作为：先将刀具材料与切削材料的接触面进行研磨抛光直至表面无划痕，而后将两者的抛光面贴紧装入夹具中并保持压力为P的预紧力，再将其连带夹具送入到电阻炉中加热X℃并保温时间N后，对切削材料与刀具材料两者的接触面均进行平整抛光以除去氧化层，最后再使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度。
所述使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度的方法如下：
A）对刀具材料和切削材料的接触界面进行元素的面扫描分析，从而得到整个接触面上元素的分布图；
B）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧进行线扫描分析，观察不同元素沿该扫描线的含量变化；
C）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧分别取若干测量点，对每个测量点进行EDS元素定量分析，然后把所有点的某种元素的百分含量绘制在一条曲线上，即得到这种元素在扩散界面两侧的元素溶解-扩散曲线；
D）综合步骤A）、B）和C）得到的结果，由本领域技术人员人为定义出该种刀具与该种材料的元素扩散度。
所述夹具包括两块横向夹板和两块纵向夹板，且两块横向夹板和两块纵向夹板之间通过紧固螺栓连接，刀具材料和切削材料均为块状，且刀具材料的一个侧面贴紧其中一块横向夹板或纵向夹板，另外的三个侧面分别与三块切削材料紧贴，并由两块横向夹板和两块纵向夹板通过紧固螺栓将三块切削材料压紧固定在刀具材料的三个侧面上。
所述三块切削材料与刀具材料的三个接触面的两侧分别设置有热传感器，以检测处于电阻炉内加热保温时，三个接触面两侧的温度差。
有益效果：本发明首先通过扩散实验得出每种刀具与每种切削材料间的元素扩散度，并以此为基础制作出刀具与切削材料扩散磨损对照表，这样在需要切削某种材料时，就可以在对照表中找到与该材料成分相同或相近的切削材料，并以该切削材料跟不同刀具的元素扩散度为依据选择合适的刀具，从而可以尽可能的减小切削刀具的磨损，延长刀具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中夹具的结构示意图；
附图标记：1、横向夹板，2、纵向夹板，3、紧固螺栓，4、刀具材料，5、工件材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
一种选取切削刀具的方法，包括以下步骤：
一）制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
1）采用扩散实验获得每种刀具的制作材料与每种切削材料间的元素扩散度；
2）以切削材料的成分为横轴，以切削刀具材料成分为纵轴，制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
二）根据所要切削材料的成分，在步骤一）获得的扩散磨损对照表中选取与该材料成分相同或相近的切削材料作为依据，进而选择元素扩散度低的刀具作为该切削材料的切削刀具；
本发明中，所述步骤1）中扩散实验的具体操作为：先将刀具材料与切削材料的接触面进行研磨抛光直至表面无划痕，而后将两者的抛光面贴紧装入夹具中并保持压力为P的预紧力，再将其连带夹具送入到电阻炉中加热X℃并保温时间N后，对切削材料与刀具材料两者的接触面均进行平整抛光以除去氧化层，最后再使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度；
其中，所述使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度的方法如下：
A）对刀具材料和切削材料的接触界面进行元素的面扫描分析，从而得到整个接触面上元素的分布图；
B）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧进行线扫描分析，观察不同元素沿该扫描线的含量变化；
C）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧分别取若干测量点，对每个测量点进行EDS元素定量分析，然后把所有点的某种元素的百分含量绘制在一条曲线上，即得到这种元素在扩散界面两侧的元素溶解-扩散曲线；
D）综合步骤A）、B）和C）得到的结果，由本领域技术人员人为定义出该种刀具与该种材料的元素扩散度。
本发明中，所述的元素扩散度是指，本领域技术人员人为定义的分级制度，比如人为将扩散度分为三级、五级或九级等，当然也可以尝试用百分比来定义；人为定义的分级制度依据可以是资料的记载，也可以是多次实验或得到的数据作为依据。
如图1所示，本发明所述夹具包括两块横向夹板1和两块纵向夹板2，且两块横向夹板1和两块纵向夹板2之间通过紧固螺栓3连接，刀具材料4和工件材料5均为块状，且刀具材料4的一个侧面贴紧其中一块横向夹板或纵向夹板，另外的三个侧面分别与三块工件材料5紧贴，并由两块横向夹板1和两块纵向夹板2通过紧固螺栓3将三块工件材料5压紧固定在刀具材料4的三个侧面上；为了提高效率，也可以采用一块工件材料5和三块不同成分的刀具材料4，然后三块刀具材料4可以同时与工件材料5进行试验；
所述三块工件材料与刀具材料的三个接触面的两侧分别设置有热传感器，以检测处于电阻炉内加热保温时，三个接触面两侧的温度差；这样可以选择在氧化过程中接触表面温度差较小的表面进行元素溶解-扩散分析；
本发明中，在电阻炉内加热到X℃，该X℃应使刀具材料和工件材料在电阻炉中能够快速氧化并在表面形成氧化层。

Claims (5)

1.一种选取切削刀具的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一）制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
1）采用扩散实验获得每种刀具的制作材料与每种切削材料间的元素扩散度；
2）以切削材料的成分为横轴，以切削刀具材料成分为纵轴，制作刀具与切削材料的扩散磨损对照表；
二）根据所要切削材料的成分，在步骤一）获得的扩散磨损对照表中选取与该材料成分相同或相近的切削材料作为依据，进而选择元素扩散度低的刀具作为该切削材料的切削刀具。
2.根据权利要求1所述的一种选取切削刀具的方法，其特征在于，所述步骤1）中扩散实验的具体操作为：先将刀具材料与切削材料的接触面进行研磨抛光直至表面无划痕，而后将两者的抛光面贴紧装入夹具中并保持压力为P的预紧力，再将其连带夹具送入到电阻炉中加热X℃并保温时间N后，对切削材料与刀具材料两者的接触面均进行平整抛光以除去氧化层，最后再使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度。
3.根据权利要求2所述的一种选取切削刀具的方法，其特征在于，所述使用SEM和EDS对切削材料与刀具材料的接触面进行分析，从而判断出元素扩散度的方法如下：
A）对刀具材料和切削材料的接触界面进行元素的面扫描分析，从而得到整个接触面上元素的分布图；
B）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧进行线扫描分析，观察不同元素沿该扫描线的含量变化；
C）在刀具材料和切削材料的接触界面两侧分别取若干测量点，对每个测量点进行EDS元素定量分析，然后把所有点的某种元素的百分含量绘制在一条曲线上，即得到这种元素在扩散界面两侧的元素溶解-扩散曲线；
D）综合步骤A）、B）和C）得到的结果，由本领域技术人员人为定义出该种刀具与该种材料的元素扩散度。
4.根据权利要求2所述的一种选取切削刀具的方法，其特征在于，所述夹具包括两块横向夹板和两块纵向夹板，且两块横向夹板和两块纵向夹板之间通过紧固螺栓连接，刀具材料和切削材料均为块状，且刀具材料的一个侧面贴紧其中一块横向夹板或纵向夹板，另外的三个侧面分别与三块切削材料紧贴，并由两块横向夹板和两块纵向夹板通过紧固螺栓将三块切削材料压紧固定在刀具材料的三个侧面上。
5.根据权利要求4所述的一种选取切削刀具的方法，其特征在于，所述三块切削材料与刀具材料的三个接触面的两侧分别设置有热传感器，以检测处于电阻炉内加热保温时，三个接触面两侧的温度差。
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