金融行業(yè)在基礎產(chǎn)業(yè)中有著極其重要的話語權，當中約有45%的零部件成形工作是透過研磨加工來順利完成的?？茖W研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明：全世界每年消耗在機械加工中的費用約3000億美元，當中，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。隨著技術的進步，孔加工種類及其方法呈現(xiàn)出多元化，當中，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)，對具有適應各種研磨前提下的刀體金屬材料和結構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)異的抗高溫煩躁操控性被廣泛應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)來獲得更精準的設計尺寸。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，那么的過早失靈問題會非常突出。

目前，特別針對SKD61的有關報導主要集中在成分防腐劑量和退火方式對其力學操控性的影響和研磨方式對其表面準確性與煩躁作用機制各方面的科學研究，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研究尚未見報導。

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行科學研究，并明確提出最佳focusing優(yōu)先選擇方案。科學交叉學科為刀體的高效加工、的精準設計及優(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

完全相同幾何結構的在完全相同研磨模塊前提下承受的機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，完全相同結構的研磨力變動情形；

②維持研磨速度vc、進給量f和研磨廣度ap維持不變，分析測試的壽命情形，科學研究其失靈機理；

③維持研磨廣度ap和進給量f維持不變，科學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

測試機床：船機滾珠軸承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光學設備；失靈監(jiān)控：MS50K高速攝影機(蟹蛛科花2)；失靈無腺特點：超對比度顯微鏡史提芬士VHX-1000。當中，測試選用廈門金鷺特種合金ISO標準車小刀，重要信息和研磨模塊如表1右圖

2測試結果及分析

（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最小；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，涂層小刀的壽命遠高于未涂層S型小刀，當中壽命最高的是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，而完全相同幾何結構的涂層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，進而引起磨粒磨損、刀—屑粘結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—屑粘結破損。

由綜合研磨測試失靈統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：在大進給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合力要求較高，在涂層結合力完全相同的情形下，應盡可能簡化focusing的復雜性。

（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和進給量f=0.5mm/r條件下研磨SKD61鋼時后刀面磨損量VB=0.3mm標準前提下的壽命統(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?。辉谘心ニ俣葀c=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，進給量f對壽命的影響最大，研磨速度vc次之。

小結

本文特別針對高操控性合金輔助工具鋼SKD61進行間歇性研磨測試，科學研究完全相同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)，而是受進給量f和研磨廣度ap一起綜合作用的結果。每種在自己合適的研磨模塊范圍內(nèi)的抗沖擊壽命最長。