为了研究硬质合金刀具在不同转速下切削铝合金的摩擦磨损机理,采用不同的切削速度对ZL105合金进行切削,测量刀具磨损量,对切削刀具刃口采用扫描电子显微镜(SEM)分析其形貌。研究结果表明:不同转速下出现磨损增量低谷的时间有差异,高转速出现磨损增量低谷的时间更迟;转速在高转速时刀具的磨损增量较为平稳,其磨损机理主要是以冲击磨损为主;在低转速切削时主要是以高温黏着磨损为主。
【铝合金高速切削及其对硬质合金刀具磨损的影响】
在现代机械加工中，铝合金因其轻质、高强度的特性被广泛应用于汽车、航空等领域。然而，铝合金的高速切削过程中，刀具磨损问题成为了影响加工质量和效率的关键因素。本文主要探讨了切削速度对硬质合金刀具磨损的影响，通过实验研究揭示了不同转速下刀具磨损的差异和磨损机制。
实验选用ZL105铝合金作为切削对象，该合金强度在190~260 MPa之间，硬度为HBS85~105。实验中使用的是钻钻石牌硬质合金菱形刀片（YG3X），在恒定的切削参数下（轴向切削深度0.5 mm，径向切削深度1 mm，进给量180 mm/min）进行高速切削。切削试验分为高低速两组，通过测量切削200件产品后的刀具磨损情况，分析磨损增量的变化。
研究发现，不同转速下刀具出现磨损增量低谷的时间有所不同，高速切削时这个时间点较晚出现。在高转速切削时，刀具的磨损增量相对平稳，其主要磨损机理是冲击磨损。冲击磨损通常是由于切削过程中切屑与刀具之间的强烈撞击导致，高速切削下这种现象更为突出。而在低转速切削时，刀具磨损则主要表现为高温黏着磨损。高温黏着磨损是由于切削区域的高温使得金属间化合物形成，刀具表面与工件材料发生粘结，然后在切削力作用下剥落，造成刀具磨损。
为了深入理解这一现象，研究人员利用扫描电子显微镜（SEM）对切削后的刀具刃口进行了微观形貌分析。SEM图像可以清晰地显示出刀具表面的磨损特征，如磨痕、裂纹和粘结物的分布，从而揭示不同转速下磨损的微观机理。
切削速度对刀具寿命的影响显著，高速切削虽然可能导致初期磨损较慢，但长时间切削后可能会因为冲击磨损加剧磨损速率。相反，低速切削虽然可能减轻冲击磨损，但高温黏着磨损可能导致刀具寿命降低。因此，优化切削参数以平衡磨损类型和速度，对于提高加工效率和延长刀具寿命具有重要意义。
本文通过实验研究揭示了铝合金高速切削过程中硬质合金刀具的磨损特性，为实际生产中的刀具选型和切削参数设定提供了理论依据。未来的研究可进一步探索不同涂层、刀具几何形状等因素对切削性能和磨损的影响，以实现更加高效、耐用的铝合金切削工艺。
