| 单词 | 加热切削 |
| 释义 | 【加热切削】 现代工业技术的迅速发展，引入很多高强度、高硬度和耐高温的新材料。加工这些材料时，切削力大，温度升高，刀具磨损严重，加工表面质量差，有些几乎到了无法加工的程度。加热切削是能够对难加工材料进行高效率加工的有效方法之一，它是在切削过程中，通过各种方式，对被切削材料进行加热，使切削区表层或整体达到一个合适的温度后再进行切削的方法，其目的是使被加工材料的硬度，强度下降而易于产生塑性变形，因此减少了切削力和振动，提高了金属切除率，延长了刀具寿命。此外，还能使加工表面粗糙度明显地减少。 加热切削的加热方式主要有用于毛坯预加工的整体加热和用于粗加工的等离子弧加热、感应加热，还有用于半精加工、精加工的导电加热和激光加热。早在1890年，德国梯奴门(B．C．Tilghman)对材料进行通电加热切削试验，并获得美国和德国的专利。20世纪40年代初，美国用圆锯切割热钢锭。德国的凯立普(Krupp)等对加热切削进行了实验并投入到工业应用。最早说明加热切削可能性之一的是美国巴特尔(Battele)实验室的凯立特。他指出：高温能使“不可能”加工的金属提高其加工性能，并可能取得经济效益。用焊矩加热工件，证实了加热切削的效果。在第二次世界大战及其以后的年代，由于许多用于航海、航空及其他军事上的难加工材料在普通切削时遇到困难，加热切削才真正开始得到重视。50年代初，凯那巴察(E．J．Krabacher)和麦钱特(M．E．Merchant)对金属加热切削中的许多现象进行了机理性的研究。发表的研究论文指出：在加热切削中，低的切削力和功率消耗来自高温时工件材料的剪切强度下降，对一定的工件材料，当加热温度约为1500℉时刀具耐用度最大。他们还建立了刀具耐用度与温度的关系公式。与此同时，美国空军材料司令部和辛辛那提铣床公司做了大量的实验工作。选择了低合金马氏体钢、模具钢、不锈钢等材料用各种加热方法和车削、铣削、钻削等多种加工方法对加热切削的效果进行了研究，得到的主要结论是：加热切削能提高金属的切除率，降低切削力40%～50%，刀具耐用度提高5～100倍。在1940～1960年间，加热切削处于发展的初步阶段，美国、德国、英国、日本、法国和前苏联等国的学者对加热切削的效果进行了大量研究。但由于采用整体加热和火焰，感应等局部加热方法，存在加热区过大，热效率低，温控困难，加工质量难以保证等弱点，因此基本上没有应用到生产实际中。60年代以后，提出了导电加热切削法，即在切削过程中利用刀具与工件构成回路通以低压大电流，使切削区材料得到加热而软化，从而使切削变得顺利。其特点是：加热直接发生在切削变形区，不像火焰、等离子弧加热那样，热量靠传导或辅射来传递，因而热效率高，能耗小，升温迅速，对工件材料热作用小，同时设备简单、温控容易、操作安全，适合于各种切削加工方法，是一种极有发展潜力的加热切削方式。70年代初，出现了另一种有效的加热切削技术——等离子弧加热切削。它是切削过程中，用等离子弧对靠近刀具即将被切除的工件表面进行加热，使其强度、硬度下降，以改善材料的切削性能。等离子弧喷口是用钨做的电极，工件材料作为阳极，通电后它们之间形成高温的电弧。这项技术最初是英国研制成功并获得专利：应用一种名为PERA CUTFAST的装置，可提高切削效率5～6倍。等离子弧加热切削的主要特点是：加热温度极高(13000K～33000K)，能量集中，可对难加工材料进行高效的切削。迄今为止，已有许多对等离子弧加热切削试验的报告。英国、日本、美国、中国和前苏联等国研究者的工作表明，使用等离子弧加热切削冷硬铸铁和高锰钢等难加工材料，切削速度由10～20m／min提高到100～150m／min，刀具耐用度也提高1～4倍。等离子弧加热切削存在的主要问题是：(1)加热点必须与刀具有一距离，因此加热效果难以控制；(2)设备复杂，造价高；(3)加工条件恶劣，需要有效防护设备。80年代以后，开发了激光加热切削技术。它是在切削过程中以激光束为热源，对工件进行局部加热，使其强度下降，从而达到提高难加工材料切削效率的目的。激光加热切削的优点是热源集中和升温迅速，而且还具有：(1)以激光束为热源切削时，热量是由表及里逐渐渗透的，因而刀具与工件交界面的热量较低，这显然对加热切削颇为有利；(2)激光束可以照射到工件的任何部位，并形成聚焦点，因此可对被切削材料实现有控局部加热。据报导，美国通用电气公司和南加里福尼亚大学用1．4kW的CO2激光器对难加工材料进行了加热切削试验，意大利的菲亚特(Fait)汽车制造公司在这方面也进行了不少实验。他们的研究结果表明：激光加热切削使切削力下降了25%左右，而且还有效地降低了工件的表面粗糙度。激光器加热切削存在的主要问题是大功率激光器价格昂贵，转换效率低。另外，金属材料对激光吸收能力极差，吸收率一般只有15%～20%(钛合金除外)，如果提高材料的吸收能力，则需对它们进行磷酸处理。据报导，处理后吸收能力可提高到80%～90%，但经济可行性差。这是目前激光加热切削难以推广到实际应用的主要原因。目前，美国通用汽车公司已研制成功低功率YAC激光器和片状激光器，为激光加热切削装置的经济性和小型化提供了条件。加热切削技术除应用于难加工金属材料外，对陶瓷等非金属硬脆材料的加热切削在近年来得到发展。用乙炔焰把陶瓷材料加热到1000℃以上再进行切削，得到了如同切削金属一样的效果：切屑为连续形态、加工表面光亮、切削力下降，但与加工金属材料相反；在高温区，刀具的磨损量随加热温度上升而下降。综上所述，加热切削能改善难加工材料的加工性，降低切削力，提高刀具的耐用度，并能使加工表面粗糙度降低。但是加热切削并不能够很容易地推广普及，这主要是因为；(1)一般来说，在实际生产中，加热引起的工件情况的变化必须给予考虑；(2)加热装置复杂，增加了生产费用；(3)通常难以进行操作，需要保护设施。但是，加热切削有着极其广泛的前景。【参考文献】：1 彼特兰德著．国外机械，1960，122 斯特洛斯科夫等著．阎慕良译．难加工材料的切削，19813 赵文珍，陈尚仁，等．沈阳工业大学学报，1985，44 上原邦雄．机械と工具，1986，15 杨鸿英．航空制造工具．1986，76 Kunio Uehara and Hideo Takeshita Annals of the CIRP，1986，35(1)7 叶邦彦．机械开发．1991，1～2(叶邦彦撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。