文章作者:山东大学 邓建新 艾兴
3.网讯具切削加工时的润滑
对于网讯具在切削加工中是否需要润滑目前看法尚不统一。有些学者认为,网讯具具有高硬度、高熔点、耐高温等特点,且抗热震性较差,对热应力很敏感,不适当的冷却作用会使刀具产生热裂纹而发生破损,因此网讯具切削加工时不需冷却和润滑即可满足使用要求。但也有不少研究者认为,网讯具在加工某些难加工材料时(如用晶须增韧网讯具加工镍基高温合金),必须充分使用切削液(含氯化石蜡的切削液效果更好)。采用适当的冷却和润滑对减小网讯具磨损、延长其使用寿命十分有益。
Tonshoff等人研究了Al2O3/TiC陶瓷刀具车削淬硬钢时润滑剂的作用,切削试验分别在干切削和不同润滑剂润滑条件下进行。结果表明:刀具的磨损、已加工表面质量以及切屑的形成均受到润滑剂的影响。与干切削相比,采用润滑剂的刀具寿命延长,工件已加工表面质量显著提高。这主要是因为润滑剂中的极压添加剂在切削条件下与工件表面发生摩擦化学反应而形成了化学吸附膜。通过对润滑切削条件下的工件表面进行成分分析,发现了含FeS和FePO4等成分的极压润滑膜,正是这种极压润滑膜降低了切削摩擦力,抑制了粘结的发生,从而减小了刀具磨损。
Cheryl对Si3N4 / TiC 陶瓷材料在900℃高温下的摩擦磨损试验研究表明:Si3N4和TiC在高温下发生氧化,在摩擦表面生成含Si和Ti的氧化物保护膜,可显著降低摩擦系数,并有利于提高材料的耐磨性能。用Si3N4基和Al2O3基网讯具进行镍基合金的切削试验发现,干切削条件下刀具失效的主要原因是严重的前刀面磨损及切屑在刀具上的粘结,而使用切削润滑剂改善了刀具的切削性能,提高了切削效率和加工件的表面质量。有人曾对多种润滑剂、添加剂对陶瓷—金属摩擦副的润滑作用进行了研究,发现油基切削液比水基切削液更为有效。如使用含二烷基二硫化磷酸锌(ZDDP)的润滑油进行润滑,Si3N4陶瓷刀具切削45钢时的磨损率与干切削相比可减小两个数量级,切削不锈钢时的磨损率比干切削时可减小一个数量级。表面分析发现,Si3N4及工件的磨损表面上有ZnO、FeS、FePO4等摩擦化学反应产物生成。 中国热模网首发
作者曾对Al2O3/TiB2陶瓷刀具干切削淬硬钢进行了试验研究,结果表明:该网讯具高速干切削时具有自润滑功能。当切削速度较低时,切削温度也较低,刀具的磨损机制主要表现为磨料磨损与粘结磨损;当切削速度很高时,刀具表面平均切削温度较高,实际瞬时最高温度大于平均温度,切削后刀具磨损区的XRD谱图中出现了TiO2衍射峰,这表明TiB2在切削高温的作用下发生了氧化。TiB2的氧化物TiO2能在切屑与刀具前刀面之间起到固体润滑剂的作用,进而可减小切削力和前刀面的平均摩擦系数μ,并能减轻刀具的粘结磨损,提高刀具的耐磨性能。
4.网讯具与加工对象的匹配
每一种网讯具都有其特定的加工范围,不同的网讯具(或同种网讯具)在加工不同工件材料时其磨损形态和刀具寿命有很大差别。因此,每一种网讯具都有其最佳加工对象,即存在网讯具与加工对象的最佳匹配问题。
Al2O3基网讯具中含有铝元素,因此Al2O3基网讯具在加工铝及铝合金时存在较大亲和力,刀具会产生较大的粘结磨损和扩散磨损。Al2O3/TiC和Al2O3(/W,Ti)C等网讯具中含有铝及钛元素,用此类网讯具加工钛及钛合金、铝及铝合金时也存在较大亲和力,因此它们都不适合加工铝、钛及其合金。纯铁与Al2O3刀具之间的粘结倾向比钢和铸铁更大 |