2023年第2期冷加工www.mw1950.com62刀具CuttingTool蠕墨铸铁刀具选择及评价方法马伟1，2，王樱达1，2，彭乐云1，2，尹桂宾1，21.内燃机可靠性国家重点实验室山东潍坊2610612.潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061摘要：通过采集刀具切削过程中的轴向力、切削力、弯矩特征，分析不同特征与刀具磨损的关系，筛选出与刀具磨损呈强鲁棒性的特征轴向力，继而建立了韧带磨损反射区数学模型。确定了可通过轴向力来评价刀具是否适合加工蠕墨铸铁，对于初期选择蠕墨铸铁专用刀具具有实际应用价值。关键词：蠕墨铸铁；切削力；钻头；刀具评价1序言发动机作为特种车辆的核心动力来源，是特种车辆的核心设备之一，为提高发动机耐压程度，发动机主体材料也由灰铸铁向蠕墨铸铁材料切换[1]，由于蠕墨铸铁材料的弹性模量高于灰铸铁并且热导率低于灰铸铁，因此导致冷加工过程中的切削抗力、切削功率明显升高，刀具磨损严重[2-4]，确定刀具在加工蠕墨铸铁时的评价指标在现代加工中备受关注。蠕墨铸铁材料因具有拉伸强度、弹性模量和抗疲劳强度高等力学性能优异的特点，与轻量化、高效率的发动机要求相匹配，在汽车行业得到广泛的应用[5]。但蠕墨铸铁良好的力学性能也极大地降低了其可加工性[6]，原因有以下几点：①蠕墨铸铁热导率仅为灰铸铁的78%，易积聚热量导致刀具承受较高的温度，疲劳磨损随之加剧。②蠕墨铸铁的铁素体含量远高于灰铸铁，加工过程中刀具表面容易产生黏结磨损。③蠕墨铸铁的S含量比灰铸铁含量低，无法像灰铸铁一样在切削刃上形成MnS润滑层，导致刀具与工件接触位点的摩擦系数升高。④蠕墨铸铁内含有Ti元素较多，加工过程中，元素之间会形成TiC、TiCN等硬质点，刀具的磨粒磨损也因此加重[7]。由此可见，在相同加工条件下，蠕墨铸铁的可加工性较差，特别是在高速连续切削过程中，相较于加工灰铸铁，刀具寿命明显降低，大部分加工蠕墨铸铁的刀具寿命只能达到加工灰铸铁的30%[8]。蠕墨铸铁的微观构型和内部石墨的形态使其具备了良好的力学性能，也成为其难加工的主要因素[9，10]，MOHAMMED等通过仿真计算手段，进一步明确蠕墨铸铁所含的珠光体和铁素体含量对切屑形状、切削抗力、切削温度分布和刀具磨损过程的影响[11]。NAYYAR等探究了铸铁材料类型对切削抗力、切削温度分布和刀具磨损过程的影响，发现铸铁材料的种类对于切削温度变化影响不大，但发现切削力的变化与铸铁材料类型相关性较大，并且在干切削条件下，刀具的黏结磨损是主要的磨损机理；在湿...
