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刀具超声振动车削淬火钢的切削力与温度研究
焦锋,李太平,赵勇
河南理工大学
摘要:应用正交试验设计,通过刀具对淬火钢进行的普通硬车削与超声振动硬车削的对比试验,研究
切削用量在两种切削方式下对切削力和切削温度的影响规律。试验结果表明:在合理的切削速度下,采用小进给
量和小切削深度时,超声振动硬车削的切削力和切削温度要比相应的普通硬车削小得多。
‘关键词:刀具;淬火钢;超声振动车削;切削力;切削温度
中图分类号:.;. 文献标志码:


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采用外圆车削。
引言
工件材料:试验中使用硬度为—
聚晶立方氮化硼是由立方氮化硼的淬火钢棒料,毛坯直径为.,长度为
作为主要成分与结合剂在高温高压下烧结而,整个试验在干切削状态下进行,切削试验之
成的聚晶体,因结构与金刚石相似,化学键类前先用刀具去掉工件表面凸凹不平表层,然后再在
型相同,晶格常数相近,因此具有很高的硬小切深、小进给条件下进行精加工。
度、耐磨性和热稳定性,以及很好的化学惰性、良好刀具几何参数:刀具选用由黄河旋风公司生
的热传导性和较低的摩擦系数等优良特性,正产的焊接式刀具,刀具几何尺寸××
逐渐成为加工高硬材料的理想刀具材料。国内外许;刀杆材料为钢。通过分析计算,经本实
多学者对刀具加工淬火钢进行了研究并逐渐验室改造后的刀杆完全满足本试验中超声振动切削
形成了成熟的理论,但大都局限于利用刀具的条件。装夹后刀具的几何参数:前角一。,
进行普通硬态切削加工【,。近年来,由于超声振后角。,主偏角盘:。,负偏角。,刀尖
动切削具有降低切削力和切削温度以及提高加工精圆弧半径.,负倒棱参数为一。×.。
度的优点,正逐渐成为精密、超精密加工的重要手
振动装置:自制径向振动装置空载振幅
段之。本文通过刀具普通车削和超声振
。频率.。
动车削加工淬火钢的正交试验,对试验结果中同测量系统:试验中的切削力信号是通过粘贴
水平的数据求取平均值,综合分析对比了切削速度、
在刀尖位置的三组电阻应变片测得,车削加工过程
进给量和切深等切削参数的单因素在两种切削方式
中因刀尖位置受力而引起的应变片电阻阻值的变
下对切削力和切削温度的影响规律。经过进一步优
化,经过相应的电荷放大器放大,送至信号采集
化,获得适合超声振动硬车削的优化切削参数。
系统,通过平台进行相应的信号处理,褥裂
试验条件车削加工过程中的轴向力、径寓力帮
主切削力。
机床:试验中所用机床为普通机床,
电阻应变片型号:—;灵敏系数:
收稿日期:年月.% ;电阻值:。
年第卷
切削温度的测量采用镍铬半人工热电偶法来测表正交试验设计表
试验普通硬切削试验结果超声振动硬切削试验结果
量。测量过程中因刀尖位置不易焊接,试验试验因素
序号水平
中的切削温度是通过在刀尖位置依次测量几个点的组合////℃//:/￡/℃
温度,从而形成一个刀尖温度场,进而推算出刀尖温. . . . . .
度。因钢和材料的导热性不同,所以本试. .. . . .
验中的温度值可能有一定误差。... . ..