导热加热切削就是在低的切削速度状态下，直接向刀具-工件回路通以低压大电流，对加工区进行导电加热，改善了工件材料的加工性能，减小了变形系数x，增大了剪切角φ，显著地减小了切削力。这可以消除积屑瘤或鳞剌的产生，切削力的减小又可消除颤振，因而使内孔的加工质量大大提高。用YT15车刀(刀杆尺寸为15mm×15mm×60mm)进行内孔车削实验，不同切削用量下两种加工方法的加工表面粗糙度如表2所示。 表2 内孔加工表面粗糙度Ra(µm)对比结果| 切削用量 | 导电情况 | 粗糙度 Ra (µm) |
vc=0.127 m/s
ap=0.8 mm f=0.15 mm/r | I=0 A
I=220 A | 5.64
0.82 |
vc=0.128 m/s
ap=0.5 mm f=0.15 mm/r | I=0 A
I=180 A | 9.65
1.30 |
vc=0.129 m/s
ap=0.6 mm f=0.10 mm/r | I=0 A
I=200 A | 5.27
1.18 |
vc=0.097 m/s
ap=0.5 mm f=0.10 mm/r | I=0 A
I=100 A
I=120 A | 6.32
3.32
1.29 |
vc=0.126 m/s
ap=0.3 mm f=0.10 mm/r | I=0 A
I=100 A | 4.10
0.92 |
实验中，每当未通电切削时，切削过程中总会产生颤振和严重的啸叫声；而当进行导电加热切削时，则车削平稳，无颤振和啸叫，加工表面粗糙度值Ra能降低3～7µm。 导电加热精车螺纹
精车螺纹，尤其是精车较大导程螺纹时，通常使用高速钢车刀，这主要是因为高速钢碳化物晶粒细，刃磨性好，能形成锋利的刃口，精车时切削力小，能通过合理选用切削液降低表面粗糙度。 相反，硬质合金刀具由于晶粒较粗，刃磨时不易形成锋利刃口，通常除高速车削小螺距螺纹外，较少用硬质合金来精车螺纹。然而，硬质合金的硬度、耐磨性均比高速钢要好，又可不使用切削液，若能用硬质合金车削螺纹，显然会带来一定的经济效益。实验表明，通过导电加热切削技术，使用硬质合金刀具干切削精车螺纹，同样可以达到高速钢刀具加切削液精车螺纹的表面加工质量。我们用YT15硬质合金导电加热车削45#钢的T50×6和T48×8螺杆各一根，车削中，切屑如薄纸，成发条卷状，底面光泽，螺纹表面粗糙度Ra=1.38～3.56µm。 导电加热切削在硬车削方面的优势
所谓硬车削是指把淬硬钢(硬度HRC≥55)的车削作为最终加工或精加工的工艺方法。由于导电加热切削能提高刀-工接触区的切削温度，软化了切削区的工件材料，改变了工件材料的切削加工性能，使之由难切削转化为易切削，由不能切削转化为能切削；加之导电加热的作用区域小，作用时间短，对已加工表面的金相组织和物理-机械性能影响较小，因此，将导电加热切削技术用于硬车削，应该是独具优势的。 笔者对两种淬硬钢GCr15(HRC63)和40Cr(HRC56)进行了导电加热切削试验，实验记录如表3，证明导电加热切削用于硬车削是可行的。 表3 硬车削对比实验结果淬硬钢
材料 | 切削用量 | 导电情况 | 30min后
的VB值 | 粗糙度
Ra(µm) | 切屑
形态 |
GCr15
HRC63 | vc=0.125 m/s
ap=0.4 mm
f=0.15 mm/r | I=0 A
I=250 A | 5min后崩
刃0.35 mm | 14.20
1.97 | 崩碎状
带状 |
40Cr
HRC56 | vc=0.125 m/s
ap=0.6 mm
f=0.15 mm/r | I=0 A
I=220 A | 0.41 mm
0.15 mm | 4.86
1.35 | C状
螺卷状 |
导电加热切削的局限性
导电加热切削向刀具-工件回路输送的是低压(≤10V)大电流(≥100A，有时达1000A)，因此在刀具切入和退出时，刀-工接触区电流的突变会引起火花或电弧。虽然人们对灭弧问题的研究已初现端倪，即通过计算机控制灭弧保护电路可初步实现对电弧的控制，但是计算机的控制总是“滞后”电弧的发生，因此这一问题尚未得到真正解决，离实用化尚有一段距离。因此，对于进退刀频繁的切削加工工艺过程，导电加热切削仍是不太适应。同时，由于导电加热后，切屑被软化，断屑更为困难，因此，对于自动化生产线也是不太适应的。 综上所述，对于导电加热切削可得出如下结论： - 通过导电加热，可改善工件切削加工区材料的切削加工性能，有效地抑制、消除积屑瘤或鳞剌的产生，与常规车削相比，能降低加工表面粗糙度Ra3～7µm。
- 导电加热切削过程中，由于切削变形区工件材料得到软化，使切削力显著降低，因而在刚性较差的薄壁、细长轴等零件的切削加工时比普通切削加工更具优势。
- 通过导电加热切削，可使用硬质合金刀具在干切削条件下精车螺纹。
- 导电加热切削可进行硬切削，具有广阔的应用前景，在许多场合可代替磨削加工进行精加工。
- 由于灭弧问题尚未得到最佳的解决方法，因此，不适合断续切削；由于断屑问题，使其不太适应自动化生产线；对于短行程切削、对于易切削钢的切削加工，导电加热切削也无明显优势。
