可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用(5)

可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用

45钢和18/8奥氏体不锈钢的切削实验获得的切削比压，如图5和图6所示。当使用TiC/TiN涂层刀具切削这两种钢时，切削比压kc几乎减小到一个常数，减小了近20%。另一方面，使用TiC单涂层时，屑—刀接触长度的减小导致kc增大，这种现象对于不锈钢更为明显。对于TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具，这种现象也可以观察到，与使用TiC涂层刀具的区别只是它渐渐减小。

如图7所示，利用TiC涂层刀具、TiC/TiN复合涂层刀具和TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具切削45钢和18/8奥氏体不锈钢时的等效载荷。图中显示，进给速度越高，相应的等效载荷kFc越高；反之亦然。根据机械的理论，在进给速度较大时，涂层对于功率损耗有着很大的影响。然而，对于所用的两种工件材料，复合涂层（TiC/TiN）刀具能使得接触载荷最小。这种现象主要受到刀—屑接触状态的影响。实际上，从图8可以得出，通过选择接近原来接触长度的刀具便可获得恒定的切削比压kc。反过来，它也会受到涂层性能的影响。而使用TiC/TiN涂层能得到最长的接触长度。总之，通过适当的减小刀—屑接触长度有利于减小切削比压kc效载荷kFc

4.2温度方面

如图9和图10所示为进给速度对于三种不同涂层的平型刀片和槽型刀片切削45钢和18/8奥氏体不锈钢时的切削温度。从这两图中可以看出，刀片结构影响着接触温度。使用平型刀片时，对于45钢，接触温度从520℃到850℃；对于不锈钢，接触温度从545℃到860℃。在该研究中，进给速度从0.04到0.28 mm rev-1。

最低温度是发生在45钢和TiC/Al2O3/TiN构成热电偶以及AISI304与TiC构成热电偶的情况下。在用槽型刀片车削45钢时，利用TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具可以获得最小的切削温度。由图9可知，对于该刀具，切削温度从450℃到595℃；对于平型刀片，前刀面的温度从520℃增加至最大值730℃。

由图10可知，对于槽型刀片，使用何种涂层结构对切削温度没有本质的影响。这可能是由于这两种钢的导热性不同。由表1可以看出，45钢的导热系数将近为奥氏体不锈钢的3倍。另一个重要的原因是三复合涂层顶层的表面粗糙度的不同。为了解释顶层表面质量对于顶层和切屑之间摩擦系数的影响，利用霍梅尔测试仪1000对刀具前刀面的表面粗糙度Ra了测量。表面粗糙度的平均值如下：TiC涂层Ra=0.37 μm , TiC/TiN复合涂层Ra=0.42 μm，TiC/Al2O3/TiN三复合涂层Ra =0.24 μm；。三复合涂层表面粗糙度的剧烈减小，是由于TiN层涂覆在不平整的陶瓷层上产生的平滑效应。于是减小了