金属热处理残余应金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨陈再良,吕东显,,明宇,付海峰北京机电研究所,北京摘要分析金属热处理中的热应力和相变引起的组织应力产生原因,认为金属残余应力内应力存在是材料不稳定状态,随着材料的加工和使用条件特别是温度和环境变化,这种应力状态会发生改变。论文结合钢铁和铝合金热处理中的开裂问题,提出了金属残余应力与开裂失效的判据一一即当材料中的内应力或应力强度因子大于该材料局部区域的失效抗力时就出现开裂失效最后提出一些减少金属开裂和裂纹愈合的可能途径。关健词金属热处理热应收稿日期:2004-12-24作者简介:杨光(1968—),男,四川郫县人,兰州师范高等专科学校物理工学系讲师。数控加工中刀具的选择和切削用量的确定杨光(兰州师范高等专科学校,甘肃兰州730070)摘要:从加工零件的形状入手讨论了数控加工中刀具的选择,从加工质量和刀具的耐用度入手讨论了切削用量的选择。关键词:数控加工;刀具;切削用量;确定中图分类号:TH164文献标识码:A文章编号:1008-9020(2005)02-031-02刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展,使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能,特别是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。现在,许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨。一、数控加工常用刀具的种类及性能数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为:①整体式;②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:①车削刀具;②钻削刀具;③镗削刀具;④铣削刀具等。刀具材料应具备的性能:(1)高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度,常温硬度应在HRC68以上;(2)足够的韧性承受切削力、振动和冲击;(3)高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力;(4)高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力;(5)良好的工艺性。二、数控加工刀具的选择刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选镶硬质合金刀片面铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时,应选用球头刀具,并且球头刀具半径应小于曲面的最小曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般取得很密,而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在保证精度的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀。在数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:①尽量减少刀具数量;②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先面后孔;⑤先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。三、数控加工切削用量的确定合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册,并结合经验而定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应,以形成最佳