可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用(6)

可转位刀片上的涂层在控制切削过程中的作用

二次剪切区域内切屑与前刀面之间的摩擦。总之，总的能量输入到系统中，系统中产生大量的热，散失，最终导致接触温度的降低。

总的来说，存在最理想的涂层结构，使得高速切削45钢时获得最低的接触温度。该现象同样存在于车削不锈钢，与其他复杂的涂层相比，TiC涂层可以减小切削温度。

为了研究限制接触长度对于切削温度的影响，利用这种磨有0.14mm刃带的槽型刀片进行了大量的试验。实验结果表明（如图9和图10所示）：使用TiC/TiN复合涂层刀具和TiC/Al2O3/TiN三复合涂层刀具车削这两种钢时，切削温度降低；使用TiC涂层刀具时，车削温度升高（对于45钢，可以观察到切削温度有轻微的增加）。当车削不锈钢时，尽管使用不同的涂层结构，但是切削温度几乎是相同的。如图10所示，使用复合涂层和三复合涂层槽型刀片时的切削温度低于平型刀片，特别是在进给速度较高时。

涂层结构和原来接触长度减小的现象如图11和图12所示。在各种切削条件下，等效切削温度的变化范围取决于前刀面的轮廓形状和所用的刀具材料。如图11所示，使用平型刀片车削中碳钢时，等效切削温度与涂层结构无关。

对比显示，车削奥氏体不锈钢不锈钢时，刃带的热负荷受进给速度的影响，而与涂层型式无关。如图13所示，使用刃带长度不等的刀具切削时的等效切削温度与进给速度无关。最小接触长度为0.08mm时，由于热量集中在刀刃附近导致刀具的塑性变形，致使刀具破损。多层涂层刀具对于自然接触长度有很大的影响。因此，用导热系数较低的Al2O3涂层刀具加工导热系数相对较高的工件材料。换句话说，切削过程中，要使产生的热量传递到切屑上，而不是刀具上。另一方面，如果刀具的导热系数与工件的导热系数有很大的差距，比如45钢和TiC/Al2O3/TiN涂层刀具，界面温度是最低的。总的来说，加工易切削材料（比如中碳钢）时，涂层结构对于刀—屑界面温度有很大的影响。

当工件材料导热系数和比热容较低时，大部分热量会由界面传递到刀片。实际上，TiC涂层在所使用的涂层中，其在1273K时导热系数是最好的。如图10曲线1（a）所示，它在切削奥氏体不锈钢时的接触温度是最低的。如图1 所示，TiN的导热系数从在环境温度下对应的32 W mK-1到900℃对应的40 W mK-1。导热系数和比热容低的涂层材料以及工件会导致涂层顶层导热出现障碍，从而使得接触长度减小（如图14曲线1所示）。

5．结论

以下具体结论均由实验得出。（1）选用合适的涂层结构可以减小切削比压和等效功