3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì)

3856 直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝設(shè)計(jì),羅拉,齒形,加工,工藝,工裝,設(shè)計(jì) 20.7 刀具耐用度：刀具的磨損和故障前面的部分中表明刀具受到(a)高的局部應(yīng)力(b)高溫、(c)滑動(dòng)的碎屑順著前面,(d)滑動(dòng)的工具沿著新的切面(請(qǐng)參見(jiàn)章 32)的影響，刀具的磨損導(dǎo)致了這些條件,這些條件又反過(guò)來(lái)影響刀具加工表面質(zhì)量和尺寸精度的結(jié)果和切削操作。刀具磨損通常是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,就像普通的鉛筆前端的磨損一樣。刀具的磨損率取決于工具和工件材料，工具形狀、切削液、工藝參數(shù)(如切削速度、吃刀量、和切削深度),和機(jī)床刀具的特征。在切削工具上還有兩種基本的磨削區(qū)域?qū)?yīng)在刀具的兩區(qū)域,側(cè)面磨損和月牙洼磨損。20.7.1 側(cè)面磨損側(cè)面磨損出現(xiàn)在刀具的輪廓面(圖.20.15a 和 e,又見(jiàn)圖.20.3 和后角輪廓面在圖20.10a)通常是因?yàn)椋╝ ）摩擦的工具沿著加工表面,造成膠粘和/ 或磨蝕(章節(jié) 32.6),(b)高的溫度, 影響工具材料的性質(zhì)從而影響工件的表面質(zhì)量。F.W.taylor、發(fā)表在 1907 年,一個(gè)經(jīng)典的關(guān)于對(duì)加工鋼近似的關(guān)系的研究圖 20.15(a)側(cè)面和月牙洼處刀具的磨損。刀具移動(dòng)到左邊。(b)觀察車(chē)刀的傾斜面，顯示球頭半徑 R 和工具的月牙洼前面的磨損的花紋。(c)看車(chē)刀的側(cè)面,顯示平均的磨損程度達(dá)到 VB 和切削深度線(穿槽 )。 又見(jiàn)圖 20.18。(d) 月牙洼與(e)硬質(zhì)合金刀具的側(cè)面磨損。資料來(lái)源:制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,理海大學(xué),由 J.C.Keefe.Was 建立，V 是切削速度，T是切削時(shí)間(在幾分鐘的時(shí)間),就是切削一個(gè)月牙洼和側(cè)面磨損所用的時(shí)間(VB在圖.20.15c)、N 是一個(gè)指數(shù)依賴于工具和工件材料和切削條件,C 是恒定的注意:C 是切削速度在 T = 1 的時(shí)候,因此,每一種組合與刀具材料工件,每個(gè)切削條件都有它自己的 N 值和 C 值,這兩種試驗(yàn)所決定的 ,N 所觀察到的范圍值實(shí)際是改善所給的表。最重要的切削速度的過(guò)程變量的模具耐用度,雖然切削深度和進(jìn)給速率也很重要,但是，Ep。(20.20) 可以被替換的在轉(zhuǎn)彎處 D 是切削深度和 f 進(jìn)刀量是(在毫米/啟或歸/ 啟)。x 軸和 y 軸所必須確定每個(gè)切削條件試驗(yàn).當(dāng) n = 0.15,x = 0.15,和 y = 0.6 在實(shí)踐中作為典型值遇到,可以看出,切削速度、進(jìn)給速率和切削深度減小的重要性。方程(20.21)可以被改寫(xiě)或者以下一些方面談些看法可以由式。(20.23)看出的刀具的工作壽命:如果進(jìn)刀量或切削深度增加時(shí),切削速度要降低,反之亦然圖 20.16 顯微組織、硬度的影響刀具工件生命球墨鑄鐵在拐彎處的迅速減少.注解的模具耐用度為切削速度增加.刀具材料已經(jīng)被發(fā)展成為抗高溫、如硬質(zhì)合金、陶瓷、及立方氮化硼,就像第 21 章所描述的。2。根據(jù)指數(shù),降低速度會(huì)導(dǎo)致材料變形的增加,因?yàn)樵黾恿诉M(jìn)給速率和/或切削深度。工具耐用度曲線。工具生命曲線是獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平面圖,進(jìn)行切削試驗(yàn)在各種材料在不同條件下,用不同的工藝參數(shù)(切削速度、進(jìn)刀量、切削深度、工具材料和切削角度、切削液.注解在圖.20.16，例如,（a）切削速度遞增的話刀具的壽命會(huì)迅速減少,(b)不同的工件材料對(duì)刀具的使用壽命也有較強(qiáng)的影響。注意刀具壽命大的差異,是不同的工件微結(jié)構(gòu)。熱處理工件在很大程度上是為了增加重要工件的硬度,比如鐵素體有硬度大約 100 HB、珠光體 200 HB、馬氏體 300-500HB(見(jiàn)第 4 章)。雜質(zhì)和硬的材料或者在工件里面或者在工件表面,如生銹、腐蝕礦渣等。也都是極其重要的,因?yàn)樗麄兊哪ノg作用將減少刀具的壽命。刀具壽命曲線,可以確定的指數(shù)(圖,.20.17),一般都是在標(biāo)準(zhǔn)圖上的對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)。這些曲線線性通常是在有限范圍內(nèi)通用的,但少數(shù)是超過(guò)這個(gè)范圍的,而且當(dāng)切削熟讀較低時(shí)，指數(shù) n 可以是負(fù)值,所以工作曲線可圖.20.17 刀具生命曲線進(jìn)行各種刀具材料,消極的逆的是這些曲線邊坡指數(shù) n 在泰勒的刀具生命曲線方程和 C 是在 T = 1分鐘的切削速度。 表格 20.4 在不同的刀具情況下的允許磨損區(qū)域的平均值(VB)能實(shí)際上達(dá)到了最大值,然后曲線向下彎曲。因此當(dāng)切削范圍之外,進(jìn)行高速切削時(shí)，使用刀具壽命方程要謹(jǐn)慎。因?yàn)闇囟扔绊懖牧系奈锢砹W(xué)性能,我們可以認(rèn)為它對(duì)磨損也有很打的影響.調(diào)查已經(jīng)證實(shí),當(dāng)溫度的升高,側(cè)面磨損迅速增大。允許磨損的地方。正如我們決定磨削一把刀或一把剪刀時(shí)他們的質(zhì)量開(kāi)始惡化，切削力等要求增加太多,同樣我們想重磨一把刀具或更換刀具的時(shí)候（a）加工工件表面光潔度開(kāi)始惡化,(b) 切削力等顯著增加,(c)溫度顯著提高土地(VB,在圖.20.15c)給出了各類(lèi)加工條件下表 20.4。為了提高尺寸精度和表面處理,允許磨損的地方可能會(huì)很小就像表中所給的那樣。推薦的切削速度、高速鋼工具是讓刀具壽命 60 到 120 分鐘(硬質(zhì)合金刀具,30 至 60 分鐘)選擇?？墒?切削速度差別很大通過(guò)這些值,根據(jù)特定的工件的操作,和高生產(chǎn)率的考慮因此使用現(xiàn)代電腦控制機(jī)床。最佳切削速度。我們已經(jīng)看過(guò)了,因?yàn)榍邢魉俣仍黾?刀具壽命正在迅速減少,另一方面,如果切削速度低、工具壽命長(zhǎng)但材料的速率拆卸工作也是相當(dāng)?shù)?有一種最優(yōu)切削部分闡述了快的速度,像第 24.5 章所描述的。例證:切削速度的影響材料去除我們可以看到切削速度的影響切除的金屬量之間的余量，通過(guò)分析工具,圖20.16.假定正在加工" a "條件 ,那是鑄鐵的硬度 265HB。如果切削速度是 60 米/分鐘,刀具耐用度是 40 分鐘 ,那么,工具所達(dá)到的距離是 40 分鐘×60 米/分鐘,是 2400m。如果切削速度增加到 102 米/分鐘,刀具壽命大約 5 分鐘,因此,工具 5min×102 米/分鐘=600 米。由于材料的變形和刀具的移動(dòng)距離有直接的關(guān)系,它可以清楚地降低切削速度,我們可以清除更多的物質(zhì)在工具變更.然而,切削速度越低越久,到機(jī)器所需要的時(shí)間就越久,這些部分有著重要的影響,并將進(jìn)一步探討在第 24.5 章。例如:增加刀具壽命降低切削速度利用泰勒的公式(20.20)來(lái)算刀具壽命讓 n= 0.5 和 C = 400,計(jì)算刀具壽命增加的百分比降低 50%。解決方案:既然 n = 0.5,我們能夠改寫(xiě)泰勒方程作為 VT = 400 .讓 V1 是開(kāi)始的速度和 V2 是減少的速度,我們注意到這個(gè)問(wèn)題 V2 = 0.5 V1,因?yàn)?C 是一個(gè)常數(shù),我們有關(guān)系0.5 V1 T2 = V1 T1。簡(jiǎn)化這個(gè)公式,我們發(fā)現(xiàn) T2 T1 = 1/0.25 =4. 0這表明刀具壽命改變(T2-T1)/T1 =(T2 / T1) - 1 =4-1 = 3,或它提高 300%.the 降低切削速度主要導(dǎo)致刀具壽命的延長(zhǎng).注意這些，在這個(gè)問(wèn)題中,C 的大小是沒(méi)有規(guī)定的。20.7.2 月牙洼磨損月牙洼磨損發(fā)生在刀具的側(cè)面(圖.20.15a、b、d、和圖 .20.18),并改變與工具接觸面的刀具的角度,甚至影響的切削加工。影響月牙洼磨損的重要因素是（a）工具破圖 20.18 (a)原理插圖的磨損排版上觀察到的各種類(lèi)型的刀具。 (b)原理的插圖。災(zāi)難性的工具的研究失敗的的類(lèi)型和機(jī)制刀具的磨損,失敗的發(fā)展是非常重要的.來(lái)源:V.C.Venkatesh 。圖 20.19 月牙洼磨損率和平均的工具碎屑界面溫度之間的關(guān)系:（a）高速鋼材;(b)C-1 碳化物;( 三)C-5 碳化物.注意速度有多快月牙洼磨損溫度升高.來(lái)源:B.T.Chao 和 K.J.Trigger。圖 20.20 刀具(右)和碎屑(左)接口鋼,切削工具顯示的色差的存在.比較這個(gè)數(shù)字和高溫圖.20.12.來(lái)源:P.K.Wright。損接觸面的溫度(b)工具和工件之間的化學(xué)關(guān)系。此外，對(duì)側(cè)面磨損有所影響的因素同樣影響月牙洼。月牙洼磨損描述了擴(kuò)散機(jī)制的條件,原子在工具磨損界面處運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閿U(kuò)散速度隨著溫度的上升、月牙洼磨損隨溫度的升高而升高.注意圖.20.19。月牙洼的環(huán)境在較窄的溫度范圍會(huì)急劇的改變。當(dāng)我們比較圖 20.12 和圖 20.15a。我們看到最高深的月牙洼磨損的位置(KT)工具磨損界面溫度的最大值的位置是一致的.當(dāng)鋼鐵以高速切削時(shí)橫斷面的接口的實(shí)際情況如圖 20.20 所示。注意月牙洼的磨損情況的位置和工具經(jīng)過(guò)高溫后的變色圖案。20.7.3 碎屑碎屑是一項(xiàng)用來(lái)描述從工具脫離的小碎塊的術(shù)語(yǔ),這一現(xiàn)象就像是打破了一支削尖的鉛筆尖,碎裂的碎片從刀具掉落可能非常小,或者他們可能比較大(建筑切削或破裂). 并不像是磨損,這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程、切削導(dǎo)致突然失去的刀具材料與相應(yīng)的改變形狀,并對(duì)工件表面有一個(gè)主要的負(fù)面影響,表面完整性和尺寸精準(zhǔn)的工件。有兩個(gè)主要原因可以解釋碎屑是機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的(由于間斷性切割,就像在銑削或車(chē)花鍵軸), 通常是熱裂紋的垂直于最前沿的工具(圖.20.18a).主要的工件材料組成或其結(jié)構(gòu)還會(huì)帶來(lái)碎屑. 目前碎屑可能發(fā)生的地區(qū)在工具在小裂縫或缺損已經(jīng)存在的地方。因?yàn)榈毒咔岸诵〉钠驴诮嵌仁沟酶叩恼齼A角更有助也碎屑的產(chǎn)生(如圖.20.3所示) ，這就弱化了刀具的前端以及造成了切屑。切屑或斷裂可以由選擇刀具材料與高沖擊和熱阻力有所減少,就如 21 章所描述的那樣。20.7.4 概述刀具磨損因?yàn)閰⑴c人數(shù)眾多的因素,包括機(jī)床工具的特點(diǎn)和由特別的供應(yīng)商所制造的工具質(zhì)量,生產(chǎn)各種刀具的磨損的顯著不同。除了磨損過(guò)程之前描述其他現(xiàn)象也有助于刀具的磨損模式(圖 20.18)。例如,由于屈服強(qiáng)度降低，高溫所產(chǎn)生的過(guò)程中產(chǎn)生切割，工具可能軟化并接受塑性變形。這種類(lèi)型的變形通常發(fā)生在加工高強(qiáng)度金屬和合金。因此,工具必須能夠維持他們的強(qiáng)度和硬度中遇到在更高的溫度下切割。槽或切口的磨損切削工具(圖 20.18)是歸因于事實(shí),這是該地區(qū)的碎屑邊界不再接觸的工具。這個(gè)邊界,也被稱為深度切削線（DOC）,振蕩時(shí)因?yàn)楣逃械淖兓?并促進(jìn)了切割操作磨損過(guò)程。此外,這一區(qū)域是在加工表面。由于加工表面可能會(huì)顯露出一種薄層,這種硬化加工可能有助于磨損的形成。因?yàn)樗麄兪怯驳募按植诘?，在工件表面的氧化皮和氧化層的磨損度增加。在那種情況下,切削深度應(yīng)大于氧化膜的厚度或硬化加工層。因此,在圖 20.2 中的切削深度應(yīng)該大于工件上氧化皮的厚度。換句話說(shuō),淺切削不應(yīng)該發(fā)生在生銹的工件表面處。