抗疲劳机械加工技术研究

张岳 高晓旭

摘 要：工件机械加工过程中，在满足经济加工精度的前提下，降低制造成本，提高生产效率是机械加工行业不断追求的目标。但机械加工过程是一个通过刀具与原材料相互作用去除其多余部分而形成成品的过程。过程中会产生大量的热及振动等破坏刀具性能和寿命，进而影响加工对象的质量，这一现象称为疲劳加工。为高效生产出合格产品，就需要我们研究一种提高刀具的加工质量和寿命的新技术——抗疲劳机械加工技术。该文将以影响机械加工质量的诸因素为切入点，如刀具的材料的抗疲劳加工技术；刀具槽型的抗疲劳技术；内冷却液新刀具技术；超高压液体断屑槽抗疲劳加工技术等，通过理论分析并结合生产实践，研究抗疲劳机械加工技术，为生产服务，提高机械制造水平。

关键词：机械加工 抗疲劳 新技术

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1674-098x（2015）02（b）-0069-01

The Research of Anti-fatigue Mechanical Processing Technology

Zhang Yue GaoXiaoxu

（Sany Heavy Equipment International Co.，Ltd.，Shenyang，110027，China）

Abstract：Workpiece machining process， on the premise of meet economic processing precision，reduce the manufacturing cost， improve the production efficiency is the goal of the mechanical processing industry continuously. But the machining process is a through interaction with raw materials to remove their spare parts and the forming process of finished product.Process produces a large amount of heat and vibration damage on performance and life， which affects the quality of the processing object， this phenomenon is called the fatigue process. For the efficient production of qualified products，we need to study a kind of improve the processing quality and life of the cutting tool technology-fatigue mechanical processing.This article will with the factors affecting the quality of machining as the breakthrough point，such as cutting tool material fatigue processing technology； The anti-fatigue cutter groove； Cooling fluid within the new cutting tool technology； Ultrahigh pressure liquid chip breaker groove anti-fatigue processing technology， etc.， through theoretical analysis and combined with production practice， study the anti-fatigue machining technology， service for production， improve the level of machinery manufacturing.

Key Words：Machining； Anti fatigue； New technology

追求经济效益是所有企业的直接目的，机械制造类企业也毫不例外，而机械制造行业中机械加工占生产方式的比重平均在50%以上，因此降低刀具损耗，提高刀具使用寿命，是必然选择，也因此推动了抗疲劳加工技术的产生和发展。本文以机械加工工艺原理为基础，通过生产现场实践经验的积累，对机械加工抗疲劳技术进行阐述。

1 刀具材料的抗疲劳技术

在机械加工中，根据工件材料的可加工性，将材料分为难加工材料和易加工材料。难加工材料，如钛合金（航空航天工业常用材料）、不锈钢（煤矿机械、石油工业机械、食品机械常用材料），已加工材料包括，铸铁、碳钢、铝合金、工程塑料等。根据相同或相近物质互溶的特性，加工刀具应选择材质与工件材质差异性较大的，尤其是物理特性，包括硬度、组成材料等。但兼顾刀具的制造成本问题，刀具基体一般根据材料的难易加工程度选择性价比适中的材料，但为提高刀具的抗疲劳特性，常采用在刀具基体上做涂层处理，涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20%～50%。常见涂层TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合等。

2 刀具槽型的抗疲劳技术

工件材料的屈服强度决定了机械加工过程中，断屑的难易程度，为确保加工过程中刀具断屑的能力，提高加工效率和加工质量。按工件屈服强度设计不同刀尖形状和几何尺寸——即刀尖圆角的大小，断屑槽形状，刀尖夹角等。

3 内冷却液刀具

机械加工过程，工件和刀具之间高速相对运动，产生大量热量——切削热。如果不及时分散切削热，刀具将产生红热变形或积屑瘤。直接影响刀具使用寿命和工件表面质量，特别在精加工过程中，影响程度更大。传统的冷却方式是用泵将冷却液喷淋在工件加工处。但由于喷淋角度和位置精度不易控制，导致散热效果不佳。为更好的解决此问题，刀具设计师把机床和刀具设计成带内冷却的系统。冷却液在高压作用下经刀具内部孔道精准的喷射到加工部位，使切削热散失效率得到大幅提升，从而提高刀具使用寿命2～3倍。

4 超高压液体断屑槽抗疲劳加工技术

内冷却刀具技术从降低刀具过热的角度提升了刀具寿命，在内冷却原理的基础上，发展而来的新技术就是超高压液体断屑槽技术。顾名思义，就是用高压液体替代刀具本身的断屑槽，实现断屑的目的，该方式避免刀具因断屑需要而与工件接触，从而减少刀具与工件的摩擦，提高刀具使用寿命。只是冷却系统压力比一般机床冷却系统提高一倍，目前行业内大部分数控机床通过简单改造就能实现该功能。

5 结语

随着科技的进步和人类对生存环境保护意识的提高，抗疲劳加工技术不仅是提高劳动生产率的需要，更是人类节能减排的需要。未来人类文明将向着绿色加工开起前进的步伐。本文对抗疲劳机械加工技术做了简单概括，作者工作经验和能力有限，不足之处，请同行和专业人士不吝指教。

参考文献

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