高速铣削模具钢Cr12MoV的切削温度及刀具磨损研究

摘要

随着现代制造业的快速发展，模具的需求量大幅度增加，应用领域也不断扩大，这就对模具制造行业提出了更高的要求。其中，模具钢 Cr12MoV因其具有高硬度、耐磨性和淬透性好等优点被广泛应用于模具的制造。目前对于模具钢Cr12MoV的研究多集中在车削方面，但对于加工精度要求较高的表面，车削不能满足加工精度的要求。因此，有必要对铣削模具钢 Cr12MoV的机理进行更多的分析研究。
　　本文以高速铣削模具钢 Cr12MoV为研究对象，采用理论研究及有限元仿真的方法对其切削机理展开研究，主要的研究内容及成果为：
　　（1）利用 DEFORM-3D软件对刀具（TiN涂层刀具、PCBN刀具及 Al2O3基陶瓷刀具）铣削模具钢 Cr12MoV在三组切削用量下进行仿真，对比分析三种材料刀具在三组切削用量下切削温度及刀具磨损的变化规律。研究结果表明：切削温度及刀具磨损的最大值出现在切削刃处。Al2O3基陶瓷刀具的切削温度及磨损量明显高于 TiN涂层刀具和 PCBN刀具，随着切削用量的增大。Al2O3基陶瓷刀具切削温度及磨损量的增幅也高于 TiN涂层刀具和 PCBN刀具。通过对刀具做点跟踪分析可知，切削温度与刀具的磨损有直接的关系，切削温度越高其刀具磨损就越大。因此，铣削模具钢Cr12MoV时建议选用PCBN刀具或TiN涂层刀具。
　　（2）根据 PCBN刀具铣削模具钢 Cr12MoV建立的切削用量正交试验表进行仿真分析，运用 MATLAB软件对仿真结果进行多元线性回归分析，得到铣削模具钢 Cr12MoV切削温度的预测模型为12.030.010.006cp?=7.6vfa。利用极差分析法得出切削用量影响切削温度的主次顺序及最优组合。
　　（3）以固体热传导定律为基础，通过热源温度场迭加法（持续无限大面热源温度场求解公式），结合高速端面铣削的特点，建立了高速铣削工件已加工表面上任一点在任一时刻的温升数学解析模型。