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导电加热切削对加工表面质量的影响

摘 要:为在导电加热切削中获得最佳加工表面质量，对加热电流与切削用量的关系进行了试验研究，并对最佳加热电流的概念进皮革模具行了分析讨论。

关键词:导电加热切削 表面质量 最佳加热电流

Influence o新材料领域申报相干专利超过1万余件f Electric Hot Machining on Surface Quality

Zhao Xuezhi et al

Abs竹胶板tract:In order to get optimum machining surface quality in the electric hot machining, the relationship between heating current and cutting conditions is studied experimentally, and the conception of optimum heating current is analyzed.

Keywords:electric hot machining surface quality optimum heating cu但受益于国内新材料利用领域的不断拓展和国内经济10年来的高速发展rrent

组合机床一、引 言

导电加热切削是在切削过程中利用刀具和工件构成回路并通以低压大电流，使切削区材料因电阻产生焦耳热而软化，从而改善切削性能的加工方法。导电加热切削可降低切削力，减少刀具磨损，提高刀具耐用度，明显改善难加工材料地弹簧的切削加工性［1］。在对导电加热切削的研究中，发现导电加热切削还可显著改善加工表面质量。但对于在不同切削条件下加热电流的大小与加工表面质量的关系，以及当切削用量变化时应如何调整加热电流以保持最佳加工表面质量等问题尚需进行深入系统的研究。

切削加工塑性金属时，获得良好表面质量的主要障碍是鳞刺和积屑瘤。根据金属切削理论［2］，抑制鳞刺和积屑瘤的主要措施一是采用高速切削；二是当切削速度的提高受到限制时，可对切削区域采用人工加热措施。导电加热切削正是一种对切削区域进行局部加热的最佳方式，由于加热区域小、效率高，对于抑制因切削速度较低而产生的积屑瘤和鳞刺具有良好效果和突出优势。

二、导电加热切削对加工表面质量的影响

采用单因素试验法研究导电加热切削对加工表面质量的影响。试验主要条件如下：工件材料：45钢（调质）；刀具：YT15不重磨可转位硬质合金刀片；刀具几何角度：γ0=25°，α0=5°，Kr=45°，λs=0；加热电源：IGBT逆变电源；加工机床：CM6140；表面质量测量仪器：YCL-1型触针式轮廓仪。

1.不同切削速度下加工表面质量与加热电流的关系

保持切削深度（ap=0.2mm）和进给量（f=0.10mm/r）不变，对应于不同的切削速度vc，采用一组不同的加热电流值进行加工，获得的表面粗糙度值Ra与加热电流值I的关系如图1所示。由图1可见，由于所选切削速度较低，当未通电流时，表面粗糙度值较大，且加工表面存在鳞刺；随着加热电流逐渐增大，鳞刺逐渐消失，加工表在国家节能减排政策的指点下面质量得到改善。在试验所用切削用量下，切屑形态开始表现为断续切屑，且表面一般存在鳞刺；随着加热电流的增大，切屑逐渐变为带状切屑，且鳞刺消失。当刀-屑接触区刚开始发红时，加工表面质量最好；继续增大加热电流，则刀-屑接触区变得红亮，此时加工表面质量又有所下降。如将获得最好加工表面质量时所对应的加热电流称为最佳加热电流，则最佳加热电流Iopt与切削速度υc的关系如图2所示。

图1 不同切削速度下表面粗糙度与加热电流的关系

图2 最佳加热电流与切削速度的关系

2．不同切削深度下加工表面质量与加热电流的关系

保持切削速度（vc=1.7m/s）和进给量(f=0.1mm/r)不变，对应于不同的切削深度ap，采用一组不同的加热电流值进行加工，获得的表面粗糙度值Ra与加热电流值I的关系如图3所示。与切削速度试验的情况类似，在不同的切削深度下，随着加热电流的增大，加工表面质量随之改善；但当电流增大到一定程度后，加工表面质量又有所下降。最佳加热电流Iopt与切削深度ap的关系如图4所示。由图4可见，最佳加热电流与切削深度基本上成线性关系，利用试验数据作线性回归，可得如下经验公式：

Iopt=55.13+351.2ap (1)

式中Iopt的单位为A,ap的单位为mm。

图3 不同切削深度