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切削加工的摩擦与磨损

(一)切削中的摩擦


除了电火花加工是采用脉冲放电,使金属局部熔化而达到切割金属的目的外,其他切削均采用刀具和磨料进行金属加工。切削过程中的切削力来源于前刀面和后刀面,一是被切削金属、切屑和工件表面金属的弹、塑性变形抗力,另一是刀-屑和刀-工件间的摩擦阻力。切削热由切削产生,并经由刀具、工件、切屑和切削液而传出。

(二)刀具的磨损


 切削是一种剧烈的摩擦磨损过程,刀具的磨损不但缩短刀具寿命而且直接影响被加工零件的精度和表面粗糙度。刀具的磨损包括热磨损和机械磨损 ,前者是发动机齿轮和液压系统中没有的特殊磨损,后者则与之有共同特点。


01
热磨损


(1)扩散磨损:切削过程中,刀具承受的切削压力达到2~3GPa,切削温度高900~1100度。在切削高温和高速的条件下,刀具的扩散磨损要比一般机械零件大得多。它不只是使刀具扩散而损失材料,还增大刀具与切屑间的黏着,增大刀具的黏着磨损。刀具黏结剂以及硬质相(WC及TiC)的向外扩散和工件成分向工具扩散,还引起刀具的脆化和软化,降低表面强度,增大刀具的黏着磨损和磨粒磨损,使前刀面呈月牙形。


(2)热电磨损 :另一种热磨损是热电磨损,在切削区高温作用下,刀具与工件两种不同材质的接触会产生热电位和热电流,使刀具磨损加剧。


(3)氧化磨损:切削温度高时,刀具材料剧烈氧化形成一系列松软的氧化物,并被切削液带走,造成“氧化磨损”,刀具“烧伤”,使刀具出现沟槽。


02
机械磨损


 包括磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损,与常见机械磨损机理相同。在低温下,刀具的磨损以机械磨损为主;在高温下,由于热磨损量随切削温度的升高比通常机械磨损快得多,因此占主导地位。


 在切削过程中,合理地使用切削液,可以减少刀具与切屑、刀具与加工表面的摩擦,降低切削力和切削温度,减少刀具磨损、提高已加工表面质量。