一种改变切屑与前刀面之间摩擦变形的切削方法及刀具技术

本发明专利技术公开了一种改变切屑与前刀面之间摩擦变形的切削方法及刀具，在切削加工的同时加入高压喷射气体或液体进行辅助加工的操作，切屑与前刀面之间，沿逆切屑流向喷射高压气体或液体在切屑与前刀面之间产生楔力，以改变切屑与前刀面的摩擦变形。与之相应的在刀体前端设有高压喷嘴，刀体内设有刀体通道与高压喷嘴相通，刀体同气体或液体压缩设备连接，通过刀体通道将高压气体或高压液体引向高压喷嘴，高压气体或液体由高压喷嘴沿前刀面喷向切屑与前刀面之间。该方法及配套使用的刀具可以使刀具在切削速度递增过程中，避免出现无法承受的高温的影响，缓解切屑对刀具的冲击，进一步提高切削速度，可极大的提高生产效率，适于在车床加工领域广泛推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切削方法及，与这种方法相配套的刀具，尤其涉及一种改 变切屑与前刀面之间摩擦变形的切削方法及能够喷射高压气体或液体的刀具。
技术介绍
随着对高速切削的认知，有人认为现在己经进入高速切削时代，过去的理 论知识和实践经验已经过时，只要采用大前角的刀具和高转速的切削就能提高 工作效率。另外，萨洛蒙的切削理论只是通过切削时刀具的温度和切削速度变 化的表述，随着生产实践的深入，迫切需要在金属切削原理基础上，通过第一 剪切区的剪切变形和第二剪切区的摩擦变形的过程，对高速切削有一个客观的 理解和认识。根据图1所示，公知技术一在第一变形区，切削表现为加工工件B的切 削层对刀具A的冲击，剪切面是在刀刃前面一点的地方形成，此时，所产生的剪切温度不会对刀具A造成影响，对刀具A能造成影响的是在前刀面E第二变 形区a。公知技术二美国沃汉工程师用"弹道切削"的高速切削实验，得出的 分析的数据，"来研究高速切削的过程，研究指出，在高速切削条件下，切屑C 的形成过程和普通的切削不同，随着切削速度的提高，塑性材料的切屑C形态， 将从带状，片状到碎屑不断演变，单位切削力初期呈上升趋势，而后急剧下降。 这些现象说明，在高速切削条件下，材料的切削机理将发生变化，切削过程变 得比常规切削轻松容易。"沃汉也提到，随着切削温度的提高，达到绝热条件后， 使热能量限制在特定的滑移区，因为特定滑移区的软化，发生附加滑移，最终 得到完全剪切，研究表明，剪切区有一个原来固体材料的量，当切削速度提高 后，在剪切区会产生一个很小的熔化区，从而导致固体材料量的减少。剪切区分解成平行于剪切平面的极小厚度的平面。因而可以得出结论根据剪切层能量平衡方程的解，说明绝热过程可能发生，并产生非常薄的传递层。以上可以说明高速切削和传统切削机理的区别，就在于第一变形区b剪 切面发生了液化和没有液化的区别，在萨洛蒙理论曲线的高速区，因剪切面的液化，剪切区分解成平行于剪切平面的极小厚度平面，使切削变成了刀刃对剪 切层的剥离过程，切屑才会形成碎屑，因此在前刀面才会没有造成高温给刀具A 的影响。而在传统的切削区，因为剪切面没有产生液化，切削层经过剪切，滑移至前刀面E，形成切屑C与前刀面F的摩擦变形(在第二变形区a)，随着切 削速度递增所产生的温度，正如萨洛蒙所述"由于速度太高，(高于刀具材料 允许的最高温度t0)任何刀具A都无法承受，切削加工不可能进行。"于是他提 出了不可切削区域，并称之为"死谷"。因此可以在金属切削原理的基础上得出高速切削机理的定义在高速区内，当切削速度递增到刀具A所能承受的最低 值的切削速度时，因第一变形区b剪切面产生液化，使第二变形区a切屑与前 刀面F的摩擦变形极度下降，甚至消失，刀具A的切削条件随着切削速度的递 增而逐渐改善(参考《高速切削技术及应用》机械工业出版社张伯霖主编)。高速切削机理的本质是客观存在的，是在切削速度达到能使第一变形区剪 切产生液化时所表现出的规律，在没有达到这种速度的现实生产时，不可盲目 地加大刀具的前角来提高速度，把高速切削的理论理解简单化，从金属切削原 理的角度讲，高速切削是刀具并不适合采用大的前角。但是，如果能够从金属切削原理的基础上对高速切削有一个正确的认识和 定义就会在生产实践中产生非常重要的现实意义，从萨洛蒙的理论曲线(如图2 所示)中可以得出同一种加工材料与不同材质的刀具其Ui与Uh的对应值是 不同的，同一种刀具对不同加工材料，其Ui、 Uh值也是不同的，同一种加工材 料与同一种刀具因切削方法不同，其Ui、 Uh值也是不同的，这说明萨洛蒙称之 为"死谷"的不可切削区域时一个变数区，随着刀具材质的提升和切削方法的 进步，首先有些熔点低的被加工材料，切削时Uc值可能会被超过，从萨洛蒙的 实验曲线中就可以发现软铝曲线就没有"死谷"出现、其实，在生产实践中， 一些好的切削方法的发现，会使这一变数区发生变化，例如现在推广的干切削技术，用改善材料被切削部位的物理力学性能，减少切削阻力的"激光辅助 干车削"，以及冷却刀具的切削部位吸收切削发热量的"液氮冷却干切削"(参 考《高速切削技术及应用》机械工业出版社张伯霖主编)。从《金属切削加工理论》(机械工业出版社中山一雄(日)著)中的第四章所记载的"切削所消耗的能量"切削时所需要的能量，有99%消耗在剪切变 形功Ws和切屑与前刀面的摩擦功Wc， Wc分为切屑与前刀面真正所消耗的功Wcl和切屑内部二次滑移Wc2， Wc=Wcl+Wc2。而这些功能除了有很小一部分被分散 存储(仅占百分之几以下)，大部分转化为热，正是高速所产生的高温，a、"前 刀面处带来了减少摩擦应力，减小摩擦角，增大剪切角，减小切削力等一连串 结果，(第七章)同时，剪切角的增大，也改变了切屑形态，使切屑向连续性的 方向变动，即从崩碎形一挤裂形一带状变动(第二章)，可以说这些都是所希望 的"，这些都是在传统切削机理中，高速下所产生的切削情况，但是也正是如此， 也产生了不希望的刀具磨损变化结合美国沃汉工程师利用"弹道切削"来研 究高速切削过程的实验"塑性材料的切屑形态，将从带状、片状到碎屑不断演 变，单位切削力初期呈上升趋势，尔后急聚下降。"根据(第四章)切屑在前刀 面上的摩擦速度Vc，仅仅为切削速度的1/2 1/5，而在切削中，切削动力W大 致与切削速度V成比例地增大，其中切屑的动能与V的三次方成比例增大，切 屑沿刀具前刀面以某种速度流出所必须的动能Wm，在一般那的切削条件下与整 个切削功相比是非常小的，小到完全可以忽略不计，因此，在刀具的前刀面上， 当切削速度达到刀具无法承受的高温时，利用比切削速度高得多的喷射力，作 用在切屑与前刀面之间，会使切屑的形成过程和普通切削不同，能带来所希望 的影响，甚至可以避免刀具进入"死谷"。因为"切削温度随着切削速度的增加 而逐渐上升，但切削力呈下降趋势"，所以切削速度越高，这种方法越有效。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种利用高压喷射气体或液体喷向 切屑与前刀面之间，在切屑与前刀面间形成一种楔力，来改变切屑与前刀面之 间摩擦变形的方法，及与这种方法相对应配套使用的能够喷射高压气体或液体 的刀具。其技术实现手段如下一种改变切屑与前刀面之间摩擦变形的方法，其特征是在切削加工的同时 加入高压喷射气体或液体进行辅助加工的操作，所述高压喷射气体或液体辅助 加工操作为在切屑与前刀面之间，沿逆切屑流向喷射高压气体或液体在切屑 与前刀面之间产生楔力，以改变切屑与前刀面的摩擦变形。一种能够喷射高压气体或液体的刀具，其特征在于刀体前端设有高压喷嘴， 刀体内设有刀体通道与高压喷嘴相通，刀体同气体或液体压縮设备连接，通过 刀体通道将高压气体或高压液体引向高压喷嘴，所述高压气体或液体由高压喷 嘴沿前刀面准确的喷射在切屑与前刀面之间。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的改变切屑与前刀面之间摩擦变形 的方法及能够喷射高压气体或液体的刀具，可以使刀具在切削速度递增过程中， 避免出现无法承受的高温的影响，缓解切屑对刀具的冲击，进一步提高切削速 度，当喷射力足够大时，使刀具在高速下不会产生无法承受的不可切削区域， 可极大的提高生产效率，由于其结构和方法简单，不仅便于生产，而且成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改变切屑与前刀面之间摩擦变形的切削方法，其特征是在切削加工的同时加入高压喷射气体或液体进行辅助加工的操作，所述高压喷射气体或液体辅助加工操作为：在切屑与前刀面之间，沿逆切屑流向喷射高压气体或液体在切屑与前刀面之间产生楔力，以改变切屑与前刀面的摩擦变形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沛恩，
申请(专利权)人：刘沛恩，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]