1 机械加工刀具切削性能的测试方法
在室温环境下，加工刀具全部选用JR3A切削液进行润滑冷却，并在相同切削条件下对两组织构刀具和一组普通刀具进行切削45钢实验。试验部分分为两部分，第一部分：切削速度、深度、进给量相同，比对不同的织构刀具和普通刀具的刀具切削性能。第二部分：固定切削深度不变，进给量给0.08mm/rev、0.1mmrev、0.14mmev，切削速度给120m/min、16m/min、200m/min，两两组合进给量和切削速度，确定9种不同情况下，切削参数对织构刀具的切削性能影响。试验期间，刀具的切削长度都为15mm，切削至少重复3次，取最稳定数值。
由于切削力和刀具表面摩擦系数是反应刀具切削性能的主要参数，本次试验当中我们使用三向测力仪来读取切削期间的受力，并根据切削力计算摩擦系数，以此来判断切削性能优良。
2 机械加工刀具切削性能的影响因素
2.1 机械表面织构对切削力和摩擦系数的影响
通过研究表明，机械织构刀具的切削力和表面摩擦系数都低于普通刀具，在深度、面积占有率相同的情况下，表面微坑的直径为110微米和200微米的织构刀具具有比较小的切削力和比较好的摩擦性能。表面织构对主切削力的影响十分有限，相较于背向力、轴向力和前刀面摩擦系数会产生重要影响。这是由于刀具在切削过程中，切削金属与前刀面中间产生粘结摩擦区，通过粘结摩擦区，刀尖挤压工件表层产生塑性变形，让切屑和刀具之间紧紧挤压，切削液无法进入该区域；而在滑动摩擦区内，切屑和刀具之间的压力比较小，切削液可以渗入的比较多，防摩擦效果也就更好。
最终得出结论，比较合理的表面织构对于改善刀具的切削性能有很大的作用，而表面织构可以充当微型储油槽的作用，可以帮助切削液的渗入，改善刀具和切屑之间的润滑效果，减少由于刀具和切削的直接摩擦造成的刀具磨损影响。
2.2 机械表面织构对于加工工件表面质量的影响
通过分析比对加工零件的加工表面粗糙度、切屑的剪切角，可以发现：同普通刀具相比，织构刀具加工之后的工件表面粗糙度更低，切屑的剪切角要比较大。分析原因，在切削过程当中，织构刀具的较小切削力和前刀面摩擦系数令切屑得到了比较大的剪切角，切屑的形变变小，整个切削过程更加稳定，工件表面的质量磨损更小。在切削时，切屑会在前刀面上发生滑移并嵌入到凹坑当中，凹坑直径越大嵌入的越多，使得刀具的整个摩擦系数、切削力变大了，但是凹坑大到一定的程度后，织构表面的储油槽能力也就增大了，刀具的摩擦系数、剪切角就大幅度下降了，最终保留了工件的完整性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然织构面积占有率增加，刀具表层的储油槽能力增强了，但是织构的深度减小，使单个凹坑的储油槽能力降低，更容易发生切屑内嵌织构表层的现象，造成摩擦系数和剪切角变化。除此之外，比较深的凹坑还会存储一定的空气，不但能够降低刀-屑表面摩擦系数，还能够散失热量。
因此，可以得出结论，综合织构表面的凹坑直径、深度、面积占有率可以进一步提高刀具的切削性能，达到比较好的效果。
2.3 切削参数对于织构刀具的切削性能影响
随着切削速度的增加，普通刀具的摩擦系数逐渐减小，而织构刀具的切削速度呈先增加后减小的趋势。织构刀具的切削性能在切削速度120m/min，和200n/min时达到最优。分析原因，在切削过程中，随着切削速度的增加，切削液渗入接触区域能力逐渐减少，织构表面的切削力和摩擦系数都上升了，而切削期间温度也随之上升了，使得工件发生软化，切屑更容易发生剪力变形，普通刀具的摩擦系数因此而下降了。当切削速度达到了200m/min时，这时候的切削温度升高使工件的表面粘附情况加剧，此时织构刀具的良好的抗粘附性能保证了刀具切削的稳定性，使切削性能优于普通刀具。
随着进给量的增加，普通刀具的表面摩擦系数出现先增大后减小的趋势，最优值出现在进给量0.1mm/rev处，但是织构刀具则出现相反的结果。分析原因，当进给量为0.08mm/rev时，刀屑与刀具的接触区域太小织构表层不能够发挥出其优势；当进给量达到0.1mm/rev时，此时织构表层可以发挥其优势，抗摩擦性能也能够发挥出来；而进给量达到0.14mm/rev时，切屑的厚度增大了，刀具会和切削的接触面积增大，切削合力以及摩擦系数也就增大。
3 结语
综上所述，具有比较合理表面织构的刀具可以减少切削力、减少摩擦系数、保留工件的表面完整性。表面织构由于可以具有储油槽功能，所以可以降低刀具表面受到的摩擦系数。普通刀具切削期间的摩擦系数会随着切削速度的增大而先增大后减小；织构刀具的切削性能发挥和速度有关，选择合理的速度可以充分发挥其性能。增加进给量时，切削合力会逐渐增大，而织构刀具的摩擦系数会先减小后增大，织构刀具会在进给量合适时得到最佳切削性能。织构刀具相比普通刀具与刀屑的接触长度要小，但是进给量太大之后，织构区域同切削之间的摩擦力增大，切削性能降低。
参考文献
[1]李志江,陈琛.机械加工刀具的切削形貌与性能研究[J].铸造技术,2016(6):1146-1149.
[2]蔡高丽.柴油机缸盖用合金铸铁材料刀具匹配及切削性能研究[D].山东大学,2016.
[3]陈威,吕政琳,高东强.涂层硬质合金刀具加工碳钢切削性能及磨损机理研究[J].陕西科技大学学报,2015(5):146-152.
[4]吴志慧.浅析刀具几何参数的合理选择对切削加工性能的影响[J].经济管理:全文版,2016(7):50.
论文作者:陈玉都
论文发表刊物:《红地产》4月
论文发表时间:2019/1/2