金融行業(yè)在基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中有著極其重要的話語權(quán)，當(dāng)中約有45%的零部件成形工作是透過研磨加工來順利完成的?？茖W(xué)研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明：全世界每年消耗在機(jī)械加工中的費用約3000億美元，當(dāng)中，零部件80%以上的孔是透過鉆削加工來順利完成的，鉆削加工是零部件成形加工中最為常見的成品眾所周知。隨著技術(shù)的進(jìn)步，孔加工種類及其方法呈現(xiàn)出多元化，當(dāng)中，可Avold鉆孔就是最眾所周知的代表眾所周知(蟹蛛科花1)。由于高效率孔加工的出現(xiàn)，對具有適應(yīng)各種研磨前提下的刀體金屬材料和結(jié)構(gòu)明確提出新且特殊的要求。

高操控性合金輔助工具鋼SKD61(日本車牌號)對應(yīng)我國的4Cr5MoSiV1、一勝百的8407、韓國的STD61和美國的H13等，由于添加了強化元素釩和鉬，具備優(yōu)異的抗高溫?zé)┰瓴倏匦员粡V泛應(yīng)用于高操控性鉆孔刀體的制作。

高操控性刀體的制造主要選用高精密研磨加工來順利完成，刀體往往選用退火后研磨的方式(加工硬度≥HRC50)來獲得更精準(zhǔn)的設(shè)計尺寸。因此，刀體的整體可研磨操控性較差，尤其是內(nèi)襯的橢圓形棒料研磨加工(屬于眾所周知的間歇性研磨)，倘若focusing優(yōu)先選擇不當(dāng)，那么的過早失靈問題會非常突出。

目前，特別針對SKD61的有關(guān)報導(dǎo)主要集中在成分防腐劑量和退火方式對其力學(xué)操控性的影響和研磨方式對其表面準(zhǔn)確性與煩躁作用機(jī)制各方面的科學(xué)研究，而特別針對間歇性研磨操作過程中focusing相匹配性各方面的科學(xué)研究尚未見報導(dǎo)。

本文透過間歇性研磨測試，對完全相同focusing與高操控性合金輔助工具鋼SKD61的研磨相匹配性各方面進(jìn)行科學(xué)研究，并明確提出最佳focusing優(yōu)先選擇方案?？茖W(xué)交叉學(xué)科為刀體的高效加工、的精準(zhǔn)設(shè)計及優(yōu)化優(yōu)先選擇提供測試方法借鑒和統(tǒng)計數(shù)據(jù)支撐。

1間歇性研磨測試

（1）測試方法及目的

完全相同幾何結(jié)構(gòu)的在完全相同研磨模塊前提下承受的機(jī)械有效載荷是完全相同的。測試優(yōu)先選擇3種完全相同形狀，完全相同車牌號的切削小刀進(jìn)行測試，收集研磨操作過程中的研磨力、沖擊信號、脈動失靈監(jiān)控及無腺特點等有關(guān)重要信息，以分析完全相同focusing與高氣壓鋼的研磨操控性相匹配性。切削測試模塊均在小刀原始推薦研磨模塊范圍內(nèi)優(yōu)先選擇，測試方法為：

①研磨速度vc靜止，分別改變進(jìn)給量f和研磨廣度ap的數(shù)值，分析完全相同研磨速度前提下，完全相同結(jié)構(gòu)的研磨力變動情形；

②維持研磨速度vc、進(jìn)給量f和研磨廣度ap維持不變，分析測試的壽命情形，科學(xué)研究其失靈機(jī)理；

③維持研磨廣度ap和進(jìn)給量f維持不變，科學(xué)研究完全相同研磨速度vc前提下研磨力和壽命變動情形。

（2）測試前提

測試機(jī)床：船機(jī)滾珠軸承CA6140；鉆孔金屬材料：SKD61鋼；測力儀：Kistler三向測力儀；溫度監(jiān)控：Themo Vision A40M光學(xué)設(shè)備；失靈監(jiān)控：MS50K高速攝影機(jī)(蟹蛛科花2)；失靈無腺特點：超對比度顯微鏡史提芬士VHX-1000。當(dāng)中，測試選用廈門金鷺特種合金ISO標(biāo)準(zhǔn)車小刀，重要信息和研磨模塊如表1右圖

2測試結(jié)果及分析

（1）研磨速度vc靜止前提下的研磨力

表2為在完全相同研磨速度vc、完全相同進(jìn)給量f和研磨廣度ap前提下，測試的研磨力收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)。當(dāng)中，統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比分析如圖3右圖。

由圖3可知，在完全相同研磨速度vc前提下研磨力F隨著研磨廣度ap的增加而增大。從圖3a和圖3b對比分析可知，S型小刀研磨時主研磨力Fz最大，徑向力Fy次之，軸向力Fx最??；從圖3d分析可知，V型小刀研磨時與S型小刀一樣也是主研磨力Fz最大，完全相同的是徑向力Fy和軸向力Fx幾近相等；從圖3c統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析可知：R型小刀研磨SKD61鋼時卻是徑向力Fy比主研磨力Fz大，軸向力Fx最小。

由圖4測試研磨合力對比分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：V型研磨合力最大，僅次于V型小刀的是R型小刀，涂層S型小刀排第三位，而未涂層的S型小刀的研磨合力最小。從研磨力統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步分析可知適合SKD61間歇性切削的focusing主要是S型和V型。

（2）失靈分析

研磨操作過程中，選取在測試模塊組：研磨速度vc=50m/min，進(jìn)給量f=0.5mm/r和研磨廣度ap=1.2mm前提下對實驗的失靈形式進(jìn)行分析，同時統(tǒng)計其在后刀面磨損量VB=0.3mm時的壽命統(tǒng)計數(shù)據(jù)(見表3和圖5)。

由圖5分析可知，SKD61鋼研磨操作過程中，涂層小刀的壽命遠(yuǎn)高于未涂層S型小刀，當(dāng)中壽命最高的是V型涂層小刀，為未涂層S型小刀的50倍以上。

從圖6分析可知，未涂層S型小刀的主要失靈形式為崩刃，而完全相同幾何結(jié)構(gòu)的涂層S型小刀主要失靈形式為后刀面磨損。圖6c和圖6d為涂層R型和V型小刀失靈形式圖。當(dāng)中，V型小刀后刀面的失靈形式與涂層S型小刀的相似，間歇性研磨初期小刀在熱—力耦合沖擊作用下后刀面涂層發(fā)生磨損和脫落，進(jìn)而引起磨粒磨損、刀—屑粘結(jié)破損和崩刃問題的產(chǎn)生。涂層R型小刀的主要失靈形式為涂層脫落后的崩刃，同時斷屑槽前刀面伴隨有月牙洼磨損，但整個研磨操作過程未出現(xiàn)刀—屑粘結(jié)破損。

由綜合研磨測試失靈統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：在大進(jìn)給f和中等研磨廣度ap前提下，刀—屑接觸區(qū)域熱—力耦合波動性較大，涂層承受冷熱交替作用的有效載荷沖擊，倘若涂層與硬質(zhì)合金基體結(jié)合力不足，那么比較容易出現(xiàn)過早煩躁而產(chǎn)生涂層脫落，并伴隨其它破損問題的產(chǎn)生。由于R型小刀的徑向力Fy和主研磨力Fz均比其它測試focusing的大，因此，涂層更容易出現(xiàn)過早煩躁而脫落。透過測試可知，弧形研磨刃的硬質(zhì)合金小刀對涂層與基體的結(jié)合力要求較高，在涂層結(jié)合力完全相同的情形下，應(yīng)盡可能簡化focusing的復(fù)雜性。

（3）研磨速度vc對壽命的影響規(guī)律

綜合研磨力和壽命情形可知：涂層S型小刀在研磨SKD61鋼的操控性表現(xiàn)最佳，因此對其進(jìn)行單因素研磨測試，分析此種小刀在完全相同研磨速度vc前提下的壽命，從而科學(xué)研究研磨速度vc對壽命的影響規(guī)律性(見表4)。

從表4中完全相同研磨速度前提下有效載荷情形分析可知：在vc=100m/min和vc=150m/min兩種研磨速度前提下，徑向力Fy的變動較小，但都比在vc=50m/min前提下的大15%左右。

表5為涂層S型小刀在完全相同研磨速度vc、靜止研磨廣度ap=1.2mm和進(jìn)給量f=0.5mm/r條件下研磨SKD61鋼時后刀面磨損量VB=0.3mm標(biāo)準(zhǔn)前提下的壽命統(tǒng)計統(tǒng)計數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明：在研磨速度vc=150m/min時，測試小刀的壽命最??；在研磨速度vc=100m/min時，其壽命卻是最大的。

綜合測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：在間歇性研磨操作過程中，研磨速度vc對壽命的影響呈非線性方式變動，進(jìn)給量f對壽命的影響最大，研磨速度vc次之。

小結(jié)

本文特別針對高操控性合金輔助工具鋼SKD61進(jìn)行間歇性研磨測試，科學(xué)研究完全相同focusing與該鉆孔金屬材料的相匹配性，獲得如下結(jié)論：

（1）在維持研磨速度vc靜止的情形下，測試的研磨力隨著研磨廣度ap的增加而增加，因此證明了間歇性研磨操作過程中研磨廣度ap對研磨力的影響較大。

（2）間歇性研磨測試操作過程中，涂層V型小刀的研磨力F最大，涂層R型小刀的次之，涂層S型小刀的研磨力F排第三，未涂層S型小刀的研磨力F最小。然而，涂層S型小刀在切削SKD61時的研磨操控性和壽命均高于未涂層的S型刀片，其主要失靈形式為研磨刃微崩和后刀面磨損。因此，進(jìn)一步證實了間歇性研磨操作過程中，的過早失靈是研磨力和研磨熱綜合作用的結(jié)果。

（3）透過單因素研磨測試分析可知：涂層小刀抗沖擊次數(shù)并非隨研磨速度的遞增而呈現(xiàn)出遞減的狀態(tài)，而是受進(jìn)給量f和研磨廣度ap一起綜合作用的結(jié)果。每種在自己合適的研磨模塊范圍內(nèi)的抗沖擊壽命最長。