高速切削铝合金用硬质合金刀具磨损机理研究

刀具是影响高速切削铝合金材料的一个关键性因素，目前在高速切削加工铝合金用刀具方面主要存在以下几个问题：（1）对于高速切削铝合金材料时刀具的磨损破损规律研究较少，在实际生产中对换刀没有统一的企业标准，往往根据工作人员的操作经验换刀，换刀过早或过晚易导致刀具浪费或零件超差[1]。（2）切削加工工艺差造成刀具过早失效。机械加工工艺对高速切削状态下的刀具失效具有十分重要的影响，加工现场对该类型机械加工工艺的研究和经验积累不多，面对种类繁多的高速切削生产状况，基本依靠工人的实际加工经验。实际加工过程中，刀具切削速度和主轴转速很容易落到共振区中，从而造成刀具的振动和冲击，加速了刀具的失效。防止刀具过早失效的重要措施是提高高速切削加工过程中的稳定性[2]。但是，企业生产现场对如何确定产生共振的不稳定区域没有有效办法。（3）工件成本高，损坏将造成巨大浪费[2]。铝合金工件成本价格昂贵，某些零件在加工过程中为消除残余内应力，还要经过去应力回火的热处理工序。大型箱体结构零件的铝合金材料毛坯体积大、铸造成本高，加工过程中刀具的快速磨损和破损极易造成尺寸超差或零件报废，给加工人员造成较大压力[3]。 为解决上述问题，张光明等[4]研究了铝合金高速切削速度对硬质合金刀具磨损的影响，郭新等[5]对铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削刀具寿命及刀具磨损行为进行了分析，王敬春和冯明军[6]对球头铣刀精铣铝合金叶片的磨损行为进行了试验与研究，李亚平等[7]针对 211Z 铝合金铣削表面粗糙度进行了实验测试与理论分析。本文以高效切削铝合金涡轮用硬质合金刀具为研究对象，通过四因素三水平正交试验对刀具磨损行为进行研究，观测和分析不同切削参数下硬质合金刀具的磨损状态及微观形貌，讨论并提出有效控制刀具磨损的措施。