高铬铸铁的切削用量优化计算
时间:2009-07-25 21:44 作者:金联祥铸造 点击:
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高铬白口铸铁是一种具有很和强度的抗腐材料，其抗拉强度为650～850MPa，铸态硬度为HRC48～55，淬火硬度为HRC55～62。
高铬白口铸铁是一种具有很和强度的抗腐材料，其抗拉强度为650～850MPa，铸态硬度为HRC48～55，淬火硬度为HRC55～62。但这种材料又硬又脆，切削状态极不平稳，如果不能很好地解决切削加工问题，其应用将会受到很大的限制。试验表明，用硬质合金刀具加工高铬铸铁，刀具磨损，切削容易形成崩脆切削，表面粗糙度大，只能用于一般的粗加工。对于高铬铸铁的精加工，用陶瓷刀具可以取得较低的粗糙度。但是陶瓷刀具的抗冲击能力较弱，对于切削高铬铸铁这种脆性材料容易受到冲击，引起崩刃等刀具的破坏。由于陶瓷刀具价格较贵，应尽量避免被破坏，因此正确合理地选择切削用量是避免刀具发生冲击崩刃破坏的途径。本文在考虑刀具动态强度经济性的条件下，对用复合陶瓷刀具车削高铬铸铁渣浆阀门阀板零件外圆的切削用量进行了优化计算。
1 切削温度对复合陶瓷刀具动态性能的影响
切削温度对刀具动态性能的影响，主要表现在对刀具材料机械性能的影响及切削温度场产生的附加热应力。
温度对复合陶瓷刀具机械性能的影响.
切削温度场产生的附加热应力
复合陶瓷的物理机械性能在一般情况下，都随切削温度的升高而降低。试验表明，在范围内，加工钢铁零件时，复合陶瓷刀具的各项机械性能指标与温度有下列经验公式
t=o(1-bt) (1)
sst=ssoexp(1-ct) (2)
Et=Eoexp(-dt) (3)
Ht=Ho(1-kt) (4)
式中：t，sst，Et，Ht分别为复合陶瓷刀具在温度为t时的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：o，sso，Eo，Ho分别为常温下的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：b、c、k、d为试验确定的常数。
在连续车削加工中，当切削用量及外部环境条件不变时，可以认为在刀具前后刀面上作用有稳态热源，刀具上的切削温度场可以采用三维热传导的有限元法计算。
式中：t，sst，Et，Ht分别为复合陶瓷刀具在温度为t时的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：o，sso，Eo，Ho分别为常温下的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：b、c、k、d为试验确定的常数。
在连续车削加工中，当切削用量及外部环境条件不变时，可以认为在刀具前后刀面上作用有稳态热源，刀具上的切削温度场可以采用三维热传导的有限元法计算。
由于刀具是在弹性范围内工作，因此由温度引起的附加热应力为
st=at(t-t0)E (9)
式中：t0为无应力时的温度：at为复合陶瓷的线膨胀系数。
2 复合陶瓷的动态应力及动态强度
对复合陶瓷刀具的动态应力，采用三维有限元法计算，模型如图1。切削力Fz作用在切削刃中部，单元采用八节点三维块体元，刀具与刀体接触边为弹性约束，其余为自由边。计算此条件下的大应力与一般固体力学的求解方法相同.
1 切削温度对复合陶瓷刀具动态性能的影响
切削温度对刀具动态性能的影响，主要表现在对刀具材料机械性能的影响及切削温度场产生的附加热应力。
温度对复合陶瓷刀具机械性能的影响.
切削温度场产生的附加热应力
复合陶瓷的物理机械性能在一般情况下，都随切削温度的升高而降低。试验表明，在范围内，加工钢铁零件时，复合陶瓷刀具的各项机械性能指标与温度有下列经验公式
t=o(1-bt) (1)
sst=ssoexp(1-ct) (2)
Et=Eoexp(-dt) (3)
Ht=Ho(1-kt) (4)
式中：t，sst，Et，Ht分别为复合陶瓷刀具在温度为t时的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：o，sso，Eo，Ho分别为常温下的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：b、c、k、d为试验确定的常数。
在连续车削加工中，当切削用量及外部环境条件不变时，可以认为在刀具前后刀面上作用有稳态热源，刀具上的切削温度场可以采用三维热传导的有限元法计算。
式中：t，sst，Et，Ht分别为复合陶瓷刀具在温度为t时的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：o，sso，Eo，Ho分别为常温下的抗拉强度、屈服、弹性模量和硬度：b、c、k、d为试验确定的常数。
在连续车削加工中，当切削用量及外部环境条件不变时，可以认为在刀具前后刀面上作用有稳态热源，刀具上的切削温度场可以采用三维热传导的有限元法计算。
由于刀具是在弹性范围内工作，因此由温度引起的附加热应力为
st=at(t-t0)E (9)
式中：t0为无应力时的温度：at为复合陶瓷的线膨胀系数。
2 复合陶瓷的动态应力及动态强度
对复合陶瓷刀具的动态应力，采用三维有限元法计算，模型如图1。切削力Fz作用在切削刃中部，单元采用八节点三维块体元，刀具与刀体接触边为弹性约束，其余为自由边。计算此条件下的大应力与一般固体力学的求解方法相同.
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