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河南机电高等专科学校 先进制造技术课程论文 浅析高速加工中热变形的影响 系 部： 机械工程系 专 业： 机械制造与自动化 学生姓名： 张政委 2014 年10 月 26 日 浅析高速加工中热变形的影响 【摘要】：在机械加工过程中,工艺系统会受到各种热的影响而产生温度变形,种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系,造成工件的加工误差。热变形对加工精度影响比较大,在精密加工和大件加工中,热变形所引起的加工误差通常会占到工件总误差的40%-70%。工艺系统热变形不仅影响到工件的加工精度还影响加工效率。【关键词】：由于单位功率的金属切除率高、能耗低时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，符合可持续发展的要求常规切削加工不能加工淬火后的材料，淬火变形必须进行人修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料，在很多情况下可完全省去放电加工工序，消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工。高速切削加工使汽车模具修复过程变得更加方便：汽车模具在使用过程中往往需要多次修复以延长使用寿命，如果采用高速切削加工就可以更快地完成该工作，取得以铣代磨的加工效果，而且可使用原NC程序，无需重新编程，且能做到精确无误。 高速切削加工可加工形状复杂的硬质汽车模具。 由此我们可知高速加工不仅可以提高加工的速度，提高生产效率，同时也大大的降低了生产成本，节省了大量的人力物力，更是大大提高了生产效率。因此越来越被很多企业所重视。 ［2］对刀具的要求 由于高速加工的速度极快，所以对刀具的要求也很严。在高速切削时，刀具的损坏形式主要是磨损和破损，随着切削速度的提高，切削温度升高，磨损机理主要有粘着磨损、化学磨损、脆性磨损和塑形磨损等。为了保证加工质量和保证机床的使用寿命对到具有以下要求： 刀具材料 高速切削刀具除具有一般的刀具基本性能外，还要具有和高的可靠性、耐高温性、耐冲击性等。 硬度和耐磨性 刀具材料必须高于工件材料的硬度，一般要求HRC60以上。一般来说，刀具的硬度越高，耐磨性越好。 良好的化学稳定性 切削温度的提高，将加剧刀具材料与被加工材料的化学新合力，若是这样将大大降低刀具的寿命，破坏工件的表面加工质量，所以良好的化学稳定性可以减少高温对刀具的影响。 很高的耐热性 只要刀具耐热性越好才能承受高的温度，才具备较高的抗氧化能力。 刀具的几何参数 刀具的几何参数也要有很高的要求，刀具需要有较大的前角，为了增大大局的锋利程度，同时后角也要增大，为了减小刀具与工件的摩擦。主副切削刃处要倒圆角，同时也要形成足够厚的切屑。 良好的工艺性与经济性 降低生产成分本，提高企业的效益。 二 热变形对工艺性的影响 ? 在金属切削过程中，切削时的机械功几乎全部转变为热，这些热分散到切屑、刀具、工件、机床、夹具和周围空间中，使刀具、工件、机床等由于受热而发生变形，即热变形 引起工艺系统热变形的热源大致可分为两类：内部热源和外部热源。内部热源包括切削热和摩擦热；外部热源包括环境温度和辐射热。切削热和摩擦热是工艺系统的主要热源。 刀具根据材料的种类不同可以分为工具钢、硬质合金钢、陶瓷和超硬材料四大种。这些刀具由于材料的不同，所以性质也不尽相同。碳素工具钢多用于制造低速工具如锉刀、手用锯条等。硬质合金刀具具有很强的抗弯强度和冲击韧性，超硬刀具材料有金刚石、立方氮化硼和陶瓷，合金工具钢也是用于低速如手用丝锥、手用铰刀等。 高速钢根据材料的不同又可分为许多种，这里重点介绍高速钢，因为其切削速度为碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上，所以它是高速加工中的常用刀具。高速钢是一种含有钨、铝、铬、等多种元素组成的，因为其优越的性能，所以是一种常用的道刀具，常用于成形车刀，铣刀、铰刀等。 由于在切削的过程中刀具与工件不断地接触、摩擦，久而久之就会产生的量的热，由于这些热不能完全的排到空气中，就会在刀具上积累大量的热。这就是切削热。切削热虽然大部分被切屑带走或传入工件，传到刀具上的热量不多，刀具切削部分质量小 (体积小 )，热容量小，所以刀具切削部的温升大。高速钢刀具车削时，刃部的温度 700～ 800℃，刀具热伸长量可 O.03～ O .05mm。对加工精度的影响。所示为车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线。当车刀连续车削时，车刀变形情况如曲线 l，经过约 l0～ 20min即 f达到热平衡，此时车刀变形的影很小；当车刀停止切削后，车刀冷却变形过程如曲线 3；当车削一批短小轴类零件时，由于需要装卸工件而时断时续，车刀进行切削，热变形在 A范围内变动，其变形过程如曲线 2所示。 通过图示我们可知，刀具在切削时长度是在不断变化的，那么，我们就可以知道在加工的过程中