改變刀片墊板材料方法來影響刀具使用壽命

在被動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生了何種影響。此外，先前在車削過程中也對車刀的柔韌性做了變化試驗，現在把這種試驗結果與銑削過程的試驗結果加以比較，并介紹下一步實驗所得出的結論。

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    【慧聰五金網】：在銑加工時，刀具承受著因工藝方法而造成的交變負荷。這種負荷有機械性質的，也有熱性質的。在機械負荷方面，特別值得一提的是刀片的入口沖擊。在刀刃進入材料的瞬間，切削力會發生明顯的提升。

    例如，在進給同向進行銑削時，刀具的刃部在每次進入到材料時，都會經歷一次刀具的入口沖擊。這種效應由于脆硬的氧化層而得到了明顯的加強，在鑄造工件或類似工件上常會發生這種情況。

    潤滑劑加強交變負荷

    一方面，刀具傳導的過程熱會增加刀具的熱負荷;另一方面，刀刃切割空氣引起的溫度變化也會增加刀具的熱負荷。由于使用了潤滑劑，熱交變負荷還會進一步加劇。

    生產技術研究所承辦了由德國研究協會資助的“通過刀具入口沖擊時的柔韌性變化，提高切削加工時刀具的使用壽命”的項目。該項目探討了機械過載負荷，并通過試驗證明通過在貼近作用點的位置上改變柔韌性能夠盡可能的減少這種機械過載負荷。啟動這個研究項目的原因是基于以前多項工作中取得的結果。這些結果能夠證明：機床驅動裝置的剛性對刀具的使用壽命是有一定的影響。

    例如，使用高剛性電機主軸的機床比使用剛性不太強的驅動裝置的機床刀具磨損得更快。但由于目前大量使用的電機主軸本身具有很多優點，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，以及使用壽命的參數進行了優化，而且不必改變驅動方案。傳統的車刀在轉動沖切刀片下面墊有經過研磨的硬質金屬墊板，以保證刀片位置牢固。在墊板其他參數不變的情況下，我們對這種墊板的材料做了修改。

    類似在這個項目的前期階段在車床上所做的試驗。首先，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。為了使試驗結果與先前的車削試驗取得的結果具有盡可能高的可比性，將銑頭刀架設計成了可以安放與前期試驗中相同的轉動沖切刀片。圖2中顯示了裝有墊板的銑頭刀架，墊板裝在轉動沖切刀片和刀體之間。

    在選擇所用墊板的材料時，參考了前期的試驗結果，當時發現強度不高和彈性模數不大的材料并不適合。試驗用的材料樹脂浸潤紙(彈性模數7GPa)、酰基玻璃(4GPa)、鎂(40GPa)和鋁(70GPa)表明：強度不足，彈性模數太小，會導致彈性變形過大，部分塑性變形過大，它們抵消了切削刀片的預應力，因而不能夠繼續使用。

    由于這種原因，墊板材料只能選用強度和彈性模數較高的材料。具體來講，就是鑄鐵材料EN-GJS-250(彈性模數110GPa)、EN-GJS-600(170GPa)，以及鋼材S235JR(210GPa)。采用墊板的彈性模數作為標志性的標準是因為在尺寸不變的情況下，彈性模數是墊板柔韌性的惟一變量。

    可轉位刀片斷裂成為使用壽命的標準

    對工件材料提出了兩個要求，一是它們在經濟快速的運行過程中會使刀具磨損，二是要在日常的切削工作中能夠得到應用。最后選用的是一種鋁合金(AlSi10Mg)，它是一種帶有多層石墨的鑄鐵(EN-GJS260Gr)，以及一種結構鋼(S235JR)。