抗疲勞機械加工技術研究

張岳 高曉旭

摘 要：工件機械加工過程中，在滿足經濟加工精度的前提下，降低制造成本，提高生產效率是機械加工行業不斷追求的目標。但機械加工過程是一個通過刀具與原材料相互作用去除其多余部分而形成成品的過程。過程中會產生大量的熱及振動等破壞刀具性能和壽命，進而影響加工對象的質量，這一現象稱為疲勞加工。為高效生產出合格產品，就需要我們研究一種提高刀具的加工質量和壽命的新技術——抗疲勞機械加工技術。該文將以影響機械加工質量的諸因素為切入點，如刀具的材料的抗疲勞加工技術；刀具槽型的抗疲勞技術；內冷卻液新刀具技術；超高壓液體斷屑槽抗疲勞加工技術等，通過理論分析并結合生產實踐，研究抗疲勞機械加工技術，為生產服務，提高機械制造水平。

關鍵詞：機械加工 抗疲勞 新技術

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098x（2015）02（b）-0069-01

The Research of Anti-fatigue Mechanical Processing Technology

Zhang Yue GaoXiaoxu

（Sany Heavy Equipment International Co.，Ltd.，Shenyang，110027，China）

Abstract：Workpiece machining process， on the premise of meet economic processing precision，reduce the manufacturing cost， improve the production efficiency is the goal of the mechanical processing industry continuously. But the machining process is a through interaction with raw materials to remove their spare parts and the forming process of finished product.Process produces a large amount of heat and vibration damage on performance and life， which affects the quality of the processing object， this phenomenon is called the fatigue process. For the efficient production of qualified products，we need to study a kind of improve the processing quality and life of the cutting tool technology-fatigue mechanical processing.This article will with the factors affecting the quality of machining as the breakthrough point，such as cutting tool material fatigue processing technology； The anti-fatigue cutter groove； Cooling fluid within the new cutting tool technology； Ultrahigh pressure liquid chip breaker groove anti-fatigue processing technology， etc.， through theoretical analysis and combined with production practice， study the anti-fatigue machining technology， service for production， improve the level of machinery manufacturing.

Key Words：Machining； Anti fatigue； New technology

追求經濟效益是所有企業的直接目的，機械制造類企業也毫不例外，而機械制造行業中機械加工占生產方式的比重平均在50%以上，因此降低刀具損耗，提高刀具使用壽命，是必然選擇，也因此推動了抗疲勞加工技術的產生和發展。本文以機械加工工藝原理為基礎，通過生產現場實踐經驗的積累，對機械加工抗疲勞技術進行闡述。

1 刀具材料的抗疲勞技術

在機械加工中，根據工件材料的可加工性，將材料分為難加工材料和易加工材料。難加工材料，如鈦合金（航空航天工業常用材料）、不銹鋼（煤礦機械、石油工業機械、食品機械常用材料），已加工材料包括，鑄鐵、碳鋼、鋁合金、工程塑料等。根據相同或相近物質互溶的特性，加工刀具應選擇材質與工件材質差異性較大的，尤其是物理特性，包括硬度、組成材料等。但兼顧刀具的制造成本問題，刀具基體一般根據材料的難易加工程度選擇性價比適中的材料，但為提高刀具的抗疲勞特性，常采用在刀具基體上做涂層處理，涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學性能穩定、耐熱耐氧化、摩擦因數小和熱導率低等特性，切削時可比未涂層刀具提高刀具壽命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1級，降低刀具消耗費用20%～50%。常見涂層TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多層涂層與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復合等。

2 刀具槽型的抗疲勞技術

工件材料的屈服強度決定了機械加工過程中，斷屑的難易程度，為確保加工過程中刀具斷屑的能力，提高加工效率和加工質量。按工件屈服強度設計不同刀尖形狀和幾何尺寸——即刀尖圓角的大小，斷屑槽形狀，刀尖夾角等。

3 內冷卻液刀具

機械加工過程，工件和刀具之間高速相對運動，產生大量熱量——切削熱。如果不及時分散切削熱，刀具將產生紅熱變形或積屑瘤。直接影響刀具使用壽命和工件表面質量，特別在精加工過程中，影響程度更大。傳統的冷卻方式是用泵將冷卻液噴淋在工件加工處。但由于噴淋角度和位置精度不易控制，導致散熱效果不佳。為更好的解決此問題，刀具設計師把機床和刀具設計成帶內冷卻的系統。冷卻液在高壓作用下經刀具內部孔道精準的噴射到加工部位，使切削熱散失效率得到大幅提升，從而提高刀具使用壽命2～3倍。

4 超高壓液體斷屑槽抗疲勞加工技術

內冷卻刀具技術從降低刀具過熱的角度提升了刀具壽命，在內冷卻原理的基礎上，發展而來的新技術就是超高壓液體斷屑槽技術。顧名思義，就是用高壓液體替代刀具本身的斷屑槽，實現斷屑的目的，該方式避免刀具因斷屑需要而與工件接觸，從而減少刀具與工件的摩擦，提高刀具使用壽命。只是冷卻系統壓力比一般機床冷卻系統提高一倍，目前行業內大部分數控機床通過簡單改造就能實現該功能。

5 結語

隨著科技的進步和人類對生存環境保護意識的提高，抗疲勞加工技術不僅是提高勞動生產率的需要，更是人類節能減排的需要。未來人類文明將向著綠色加工開起前進的步伐。本文對抗疲勞機械加工技術做了簡單概括，作者工作經驗和能力有限，不足之處，請同行和專業人士不吝指教。

參考文獻

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