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高硬度淬硬钢模具高速铣削性能研究
摘要
本文研究了高硬度淬硬钢模具的高速铣削性能。通过实验得到了高速铣削时的加工力、表面粗糙度、切削温度和刀具磨损等数据。通过对实验数据的分析可以得出结论：合理的切削参数可以降低加工力和表面粗糙度，但不能减少切削温度和刀具磨损。在高速铣削过程中，高温和高压是主要因素导致刀具磨损，因此需要选用适合高温高压环境的刀具材料和涂层技术。本文对高硬度淬硬钢模具的高速铣削性能进行了较为全面的研究，对模具材料的加工、设计和应用具有一定的参考价值。
关键词：高硬度淬硬钢模具，高速铣削，切削参数，加工力，表面粗糙度，切削温度，刀具磨损
引言
高硬度淬硬钢模具在现代工业中得到了广泛的应用，如模具、刀具、汽车发动机轴承等领域。对于这些模具制品来说，其表面质量和加工精度要求较高。目前，高速铣削技术已成为模具材料加工的重要手段之一，其优点是切削速度快，效率高，同时能够得到较好的加工结果。
在高速铣削过程中，刀具摩擦、热膨胀和振动等因素会影响加工质量和刀具寿命，因此需要进行深入的研究，以优化切削参数和提高加工效率。本文研究了高硬度淬硬钢模具的高速铣削性能，并对加工参数、加工力、表面质量、切削温度和刀具磨损等方面进行了分析和综合研究，旨在为模具材料的加工、设计和应用提供参考依据。
实验方法
本文选用高硬度淬硬钢模具作为研究对象，采用高速铣削机进行实验，实验参数如下表所示。
表1高速铣削实验参数
参数变量范围单位
切削速度150、200、250m/min
进给量0.1、0.2、0.3mm/tooth
径向切深0.5、1.0、1.5mm
轴向切深1.0、2.0、3.0mm
冷却液Dry，水溶性切削液
在实验中，采用了加工力测试，切削温度测试，表面粗糙度测试和刀具磨损测试，用于评估高速铣削中的切削性能。
结果与分析
1.加工力
加工力是评估切削性能的重要指标之一，本文实验中采用力传感器检测加工力的大小。实验结果如下图所示。
图1高速铣削加工力图表
通过实验结果可以发现，随着切削速度的增加，加工力逐渐增大。而随着进给量、径向切深和轴向切深的增大，加工力也逐渐增加。这是由于材料的硬度和强度决定了加工力的大小，而切削参数对材料去除量和切削区域大小的影响也会影响加工力的大小。
2.表面粗糙度
表面粗糙度是评估加工质量的重要指标之一，本文实验中采用激光扫描仪测试表面粗糙度。实验结果如下图所示。
图2高速铣削表面粗糙度图表
通过实验结果可以看出，随着切削速度的增加，表面粗糙度逐渐减小，而随着进给量、径向切深和轴向切深的增加，表面粗糙度逐渐增加。这是由于切削速度对材料去除率和粗糙度的影响比较大，而进给量、径向切深和轴向切深的增加会使材料的去除量增加，从而影响表面粗糙度的大小。
3.切削温度
切削温度是评估加工质量和刀具寿命的重要指标之一，本文实验中采用红外测温仪测试切削区域的温度。实验结果如下图所示。
图3高速铣削切削温度图表
通过实验结果可以看出，随着切削速度、进给量、径向切深和轴向切深的增加，切削温度逐渐升高。这是由于高速铣削会产生大量热量，而切削速度、进给量、径向切深和轴向切深的增加会使切削区域受到更多的摩擦、剪切和挤压力，从而增加切削区域的温度。
4.刀具磨损
刀具磨损是评估切削寿命的重要指标之一，本文实验中采用金相显微镜进行刀齿形貌分析和刀齿磨损形态观测。实验结果如下图所示。
图4高速铣削刀具磨损图表
通过实验结果可以看出，随着切削速度、进给量、径向切深和轴向切深的增加，刀齿磨损逐渐加剧。这是由于高速铣削会产生大量的热量和高压，而切削速度、进给量、径向切深和轴向切深的增加会使刀具磨损更加严重。
结论
通过对高速铣削的实验和数据分析，本文得出以下结论：
1.合理的切削参数可以降低加工力和表面粗糙度，但不能减少切削温度和刀具磨损。
2.在高速铣削过程中，高温和高压是主要因素导致刀具磨损，因此需要选用适合高温高压环境的刀具材料和涂层技术。
3.高硬度淬硬钢模具的高速铣削加工具有一定的难度和挑战性，需要对加工参数进行适当的调整和优化。
本文对高硬度淬硬钢模具的高速铣削性能进行了较为全面的研究，为模具材料的加工、设计和应用提供参考依据。但由于实验样本数量和条件的限制，需要进一步的研究和拓展。