高硬度材料或表面容易脆裂材料的銑削加工孤殿，由于銑刀入口沖擊時(shí)機(jī)械交替負(fù)荷高蔗须，很可能會(huì)導(dǎo)致刀具的磨損增加杖烘，從而導(dǎo)致使用壽命縮短岖酸。同樣皆坚，在對輪廓進(jìn)行不連續(xù)或?qū)Σ粓A材料車加工時(shí)，也會(huì)發(fā)生這種情況殃秽〖衽卡爾斯魯厄大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所（WBK）正在研究，如何能夠在其他切削參數(shù)不變的情況下瞬拆，通過在貼近作用點(diǎn)的位置上改變刀片墊板材料的方法來對刀具使用壽命產(chǎn)生積極的影響卧袄。

　　在下文中我們將證明，在被動(dòng)減振的銑刀上柔韌性是如何變化的，它對刀具的使用壽命產(chǎn)生了何種影響纸谤。此外潭鞭，先前在車削過程中也對車刀的柔韌性做了變化試驗(yàn)，現(xiàn)在把這種試驗(yàn)結(jié)果與銑削過程的試驗(yàn)結(jié)果加以比較讲稀，并介紹下一步實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論汤笋。
 
　　通過使用鋼制墊板，使平均使用壽命與原裝硬金屬轉(zhuǎn)動(dòng)沖切板相比提高了176%

　　在銑加工時(shí)葱峡，刀具承受著因工藝方法而造成的交變負(fù)荷砚哗。這種負(fù)荷有機(jī)械性質(zhì)的，也有熱性質(zhì)的砰奕。在機(jī)械負(fù)荷方面蛛芥，特別值得一提的是刀片的入口沖擊。在刀刃進(jìn)入材料的瞬間军援，切削力會(huì)發(fā)生明顯的提升仅淑。

　　例如，在進(jìn)給同向進(jìn)行銑削時(shí)胸哥，刀具的刃部在每次進(jìn)入到材料時(shí)涯竟，都會(huì)經(jīng)歷一次刀具的入口沖擊。這種效應(yīng)由于脆硬的氧化層而得到了明顯的加強(qiáng)空厌，在鑄造工件或類似工件上常會(huì)發(fā)生這種情況庐船。 
 
　　潤滑劑加強(qiáng)交變負(fù)荷

　　一方面，刀具傳導(dǎo)的過程熱會(huì)增加刀具的熱負(fù)荷蝇庭；另一方面醉鳖，刀刃切割空氣引起的溫度變化也會(huì)增加刀具的熱負(fù)荷。由于使用了潤滑劑哮内，熱交變負(fù)荷還會(huì)進(jìn)一步加劇剪炮。

　　生產(chǎn)技術(shù)研究所承辦了由德國研究協(xié)會(huì)資助的“通過刀具入口沖擊時(shí)的柔韌性變化，提高切削加工時(shí)刀具的使用壽命”的項(xiàng)目达植。該項(xiàng)目探討了機(jī)械過載負(fù)荷藤门，并通過試驗(yàn)證明通過在貼近作用點(diǎn)的位置上改變?nèi)犴g性能夠盡可能的減少這種機(jī)械過載負(fù)荷。啟動(dòng)這個(gè)研究項(xiàng)目的原因是基于以前多項(xiàng)工作中取得的結(jié)果轿侍。這些結(jié)果能夠證明：機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置的剛性對刀具的使用壽命是有一定的影響酒尝。

　　例如，使用高剛性電機(jī)主軸的機(jī)床比使用剛性不太強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)床刀具磨損得更快皿腾。但由于目前大量使用的電機(jī)主軸本身具有很多優(yōu)點(diǎn)迫手，因而有一種選擇的可能性，這種選擇成本低廉而且對柔韌性索廊，以及使用壽命的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化舒搬，而且不必改變驅(qū)動(dòng)方案耻债。傳統(tǒng)的車刀在轉(zhuǎn)動(dòng)沖切刀片下面墊有經(jīng)過研磨的硬質(zhì)金屬墊板，以保證刀片位置牢固疤信。在墊板其他參數(shù)不變的情況下吩猴，我們對這種墊板的材料做了修改。

　　類似在這個(gè)項(xiàng)目的前期階段在車床上所做的試驗(yàn)口猜。首先负溪，研制了一種銑頭刀架，它允許把柔韌性不同的材料放到刀具上济炎。為了使試驗(yàn)結(jié)果與先前的車削試驗(yàn)取得的結(jié)果具有盡可能高的可比性川抡，將銑頭刀架設(shè)計(jì)成了可以安放與前期試驗(yàn)中相同的轉(zhuǎn)動(dòng)沖切刀片。

　　在選擇所用墊板的材料時(shí)冻辩，參考了前期的試驗(yàn)結(jié)果猖腕，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不高和彈性模數(shù)不大的材料并不適合拆祈。試驗(yàn)用的材料樹脂浸潤紙（彈性模數(shù)7GPa）恨闪、酰基玻璃（4GPa）放坏、鎂（40GPa）和鋁（70GPa）表明：強(qiáng)度不足咙咽，彈性模數(shù)太小，會(huì)導(dǎo)致彈性變形過大淤年，部分塑性變形過大钧敞，它們抵消了切削刀片的預(yù)應(yīng)力，因而不能夠繼續(xù)使用蛙陆。

　　由于這種原因笨迂，墊板材料只能選用強(qiáng)度和彈性模數(shù)較高的材料。具體來講买鹊，就是鑄鐵材料EN-GJS-250（彈性模數(shù)110GPa）捍彼、EN-GJS-600（170GPa），以及鋼材S 235 JR（210GPa）筑卑。采用墊板的彈性模數(shù)作為標(biāo)志性的標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)樵诔叽绮蛔兊那闆r下蒜猎，彈性模數(shù)是墊板柔韌性的惟一變量。

　　可轉(zhuǎn)位刀片斷裂成為使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)

　　對工件材料提出了兩個(gè)要求陈售，一是它們在經(jīng)濟(jì)快速的運(yùn)行過程中會(huì)使刀具磨損川麦，二是要在日常的切削工作中能夠得到應(yīng)用。最后選用的是一種鋁合金（AlSi10Mg）伦颠，它是一種帶有多層石墨的鑄鐵（EN-GJS 260 Gr）善歌，以及一種結(jié)構(gòu)鋼（S 235 JR）。使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)是：在測量到切削力升高時(shí)檢測到的可轉(zhuǎn)位刀片的斷裂侮杆。使用壽命的定義是可轉(zhuǎn)位刀片斷裂前能夠承受的刀刃入口的沖擊吸哩。

　　部分超過建議最大值

　　選擇的切削試驗(yàn)過程參數(shù)按照相應(yīng)的切削材料和所使用的可轉(zhuǎn)位刀片進(jìn)行了調(diào)整捧颅，使刀刃在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間段內(nèi)發(fā)生斷裂。這意味著在具體情況下较雕，參數(shù)的調(diào)整必須高于制造廠家建議的最大值碉哑。

　　S 235 JR、EN-GJS 260 Gr和AlSi10Mg三種材料當(dāng)中的每一種都同三種不同的墊板進(jìn)行了組合亮蒋。在9種可能的組合中扣典，每個(gè)系列做十次試驗(yàn)，一直運(yùn)行到刀片斷裂慎玖。此外贮尖，在對結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行加工時(shí)，用刀具制造廠家Tübinger Walter AG公司的原裝墊板同樣進(jìn)行了試驗(yàn)趁怔。

　　用鋁合金所做的切削試驗(yàn)沒有取得可以利用的結(jié)果湿硝。即使在500m/min和3675m/min之間的切削速度進(jìn)行變化，也沒有導(dǎo)致在適當(dāng)?shù)目梢灶A(yù)見的時(shí)間段之內(nèi)刀刃的斷裂润努。所以僅列出了加工鋼和鑄鐵材料的結(jié)果关斜。

　　加工S 235 JR材料在刀刃斷裂前所達(dá)到的荷載循環(huán)見列于對相應(yīng)材料彈性模數(shù)的各種墊板上。從中可以清楚地看出铺浇，墊板的變化可以對刀具的使用壽命產(chǎn)生影響痢畜。與硬金屬原裝墊板相比，使用鋼墊板可以將平均使用壽命提高176%祷消。

　　相反轴及，使用灰口球墨鑄鐵制成的墊板的平均使用壽命減少了約30%，而使用多層石墨鑄鐵制成的墊板則使使用壽命提高了42%约落。

　　以EN-GJS 260 Gr為材料所做的試驗(yàn)則是另一種情況塑渤。與鋼制墊板相比，無論是球墨鑄鐵制成的墊板（提高330%）确铛，還是多層石墨鑄鐵制成的墊板（提高37%）饱舆，都在使用壽命方面具有明顯的優(yōu)勢。

　　加工鑄鐵材料在刀具使用壽命上出現(xiàn)的個(gè)別的極端差別彰碑，其部分原因歸咎于結(jié)果數(shù)值的波動(dòng)数辱，因而需要繼續(xù)加以核準(zhǔn)。這些結(jié)果和前期所做的車削試驗(yàn)取得的結(jié)果很難形成對比详般，因?yàn)橛幸徊糠殖霈F(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象初藐。

　　所有加工都需要墊板

　　不過似乎這還回答不了對普遍適用的最佳的柔韌性的問題。倒是應(yīng)當(dāng)提出這樣的問題玷利，哪種柔韌性對于什么樣的條件才是最佳的乍恐。例如，有各種的加工過程（銑测砂、車）茵烈，以及各種的工件材料很難做相互比較百匆，需要根據(jù)結(jié)果做出判斷，不同的柔韌性或墊板是根據(jù)相應(yīng)的加工情況進(jìn)行調(diào)整的呜投。

　　使用壽命試驗(yàn)的結(jié)果波動(dòng)幅度很大加匈，而且也沒有普遍適用的最佳柔韌性，這種趨勢要求在減少干擾因素的同時(shí)繼續(xù)對柔韌性的影響進(jìn)行試驗(yàn)仑荐。同時(shí)雕拼，還提出了這樣的一個(gè)問題，在墊板基礎(chǔ)上對柔韌性做簡單的變化粘招，所取得的結(jié)果是否會(huì)消失在波動(dòng)范圍內(nèi)啥寇。

　　WBK研究所后來的跟蹤研究也表明，取得較為可靠的結(jié)果的一種可能性在于洒扎，設(shè)計(jì)一種主動(dòng)銑頭辑甜，這種銑頭的柔韌性可以無級調(diào)整，而且能夠繼續(xù)加強(qiáng)我們所希望的效果驹播。例如蝎业，可以設(shè)想一種液壓機(jī)械式的刀具系統(tǒng)，該系統(tǒng)在可轉(zhuǎn)位刀片后面裝有一個(gè)壓力可變的油箱俯重，油箱可以改變?nèi)犴g性和減振炫瘤。

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