刀具切削的最佳条件探析

1.提高刀具硬度

刀具能从工件材料上切下多余材料，最基本的条件是刀具的硬度大于被加工材料的硬度两倍以上，最佳切削条件是刀具的硬度与工件材料硬度比最大化。从图1-143可知当工件的温度超过相变温度达到750～1250℃时，刀具的硬度与工件材料硬度比达到最大化，相对提高了刀具硬度，此时刀具寿命最高，成为刀具最佳切削条件。

图1-142 铁碳平衡图

图1-143 加热温度对工件硬度的影响(www.xing528.com)

2.提升工件材料的温度

1）将工件加热到相变温度以上，使材料的强度和硬度大幅下降。

2）最大限度地提高切削速度，提高切削区材料的温度，按照“超高速切削理论”，切削速度在“死谷区”时材料的温度最高，因此材料的硬度和强度处在最低值区。通常不采用越过切削速度的“死谷区”进行切削，而是利用“死谷区”材料的高温进行切削，在高温的“死谷区”中材料的硬度和强度最低，这样就达到了刀具与材料的硬度差最大化，因此刀具切削时的切削力最小，刀具的磨损最少。

但同时，应采取措施将刀具温度与切削区温度分开，使刀具的温度保持较低，工件温度较高，达到刀具硬度与工件硬度比最大化。从热力学可知：热量在钢中的传播速度为0.5mm/s，刀具切削材料时，在刀齿从切入到切出的时间内，使刀具的切削速度高到未等到工件的热量传到刀齿上就已切离了工件，这样工件温度对刀具温度影响最小，达到刀具材料与工件材料硬度比的最大化。