用于难加工材料高效切削异面涂层刀具的研制

针对切削难加工材料时刀具前后刀面磨损机理不同、刀具寿命较短的问题,提出了在刀具前后刀面分别制备不同性能涂层的新方法,并对制备的异面涂层刀具进行了切削性能试验。首先对切削难加工材料时刀具磨损机理进行了研究,结果表明,刀具前刀面易于发生粘结磨损,后刀面易于发生磨粒磨损;然后,通过多弧离子镀方法,在前刀面制备了抗粘结能力强的Al Cr N多元涂层,在后刀面上制备了抗磨粒磨损能力强的Ti CN涂层。最后,对制备好的刀具进行了切削性能测试,结果表明,异面涂层能显著提高刀具的综合力学性能。     

硬质合金刀具高速车铣和铣削TC4钛合金磨损试验对比

采用H13A未涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速正交车铣和铣削试验,并从刀具磨损破损形态、磨损机理及其寿命等方面进行对比分析。研究表明:高速正交车铣和铣削钛合金时,前、后刀面主要以粘结磨损为主,车铣加工时在切削刃口易形成积屑瘤及连续切屑,但对刀具材料粘结较轻;高速铣削时,对刀具材料粘接较重,在前刀面刃口附近形成凹坑及崩刃;后刀面最大磨损的位置不相同。试验对比了相同切削条件时刀具使用寿命,结果表明采用正交车铣加工可以获得更长的刀具使用寿命。     

TiB2基陶瓷刀具切削淬火45钢时的切削性能研究

研究了新型TiB2基陶瓷刀具连续切削淬火45钢时的切削性能.研究发现:刀具的主要磨损形式是前后刀面磨损,低速下的磨损机理为磨粒磨损,高速下BA30刀具的磨损机理为磨粒磨损,BT30刀具后刀面磨损机理为磨粒磨损,前刀面磨损机理为氧化磨损,BA30刀具的切削性能优于BT30刀具.     

高速铣削AISI 4340合金结构钢时涂层刀具磨损机理研究

针对AISI 4340合金结构钢难加工的特点,选用PVD硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,选用扫描电子显微镜(SEM)观察失效刀具表面的磨损形貌特征,选用能谱分析仪(EDS)分析磨损刀具表面的元素分布及含量,揭示刀具的磨损机理。研究结果表明:刀具寿命与切削参数选取有关,随着切削速度的增加,刀具磨损加快,刀具寿命降低。硬质合金涂层刀具的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,前刀面磨损机理主要是粘结磨损、涂层剥落、切削刃微崩刃;后刀面磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、微裂纹。     

高速切削Inconel 718刀具磨损形态和机理分析

利用涂层硬质合金刀具对Inconel 718进行了高速干切削试验,采用扫描电子显微镜SEM和能量分散光谱EDS扫描,对不同切削参数下刀具的损坏形态和损坏机理进行了研究。分析结果表明刀具损坏形式主要有前刀面磨损、后刀面磨损、剥落和崩刃。刀具损坏机理主要是粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和扩散磨损等。     

铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板的刀具磨损研究

以铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板单因素试验条件为基础,研究切削参数对刀具磨损及加工质量的影响,分析菱齿化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石薄膜涂层刀具(简称涂层刀具)的磨损机理,求出其后刀面磨损量的数学模型。结果表明:在其他切削参数不变的条件下,随着主轴转速n、铣削宽度ae的增大,或工件进给速度vf的减小,刀具后刀面磨损量VB均相应增大,且对玻璃纤维的加工质量影响显著;相比于硬质合金刀具,涂层刀具后刀面磨损量小,加工质量好,其磨损形式以磨粒磨损和涂层脱落为主。最后,对试验数据进行回归分析,得到涂层刀具后刀面磨损量的数学模型。     

Invar钢切屑形貌及刀具磨损研究

Invar钢和树脂基复合材料的膨胀系数具有良好的匹配性,是树脂基复合材料的最佳模具选材之一。通过研究Invar钢的切屑形貌和刀具磨损行为,结果表明:在优化的工艺条件下,粗精加工端铣Invar钢的切屑为弧形,切屑可控性较好;在切削速度为60m/min时,粗加工Invar钢的刀具使用5h后,刀具后刀面磨损量VB=0.26mm;在切削速度为120m/min时,精加工Invar钢的刀具使用2h后的后刀面磨损量VB=0.2mm。粗精加工端铣Invar钢的刀具磨损机理分析表明:粗加工Invar钢时,刀具的前刀面有轻微粘结磨损,并因磨粒磨损而在前刀面出现划痕;精加工Invar钢时,刀具的前刀面呈现明显的月牙洼磨损,在靠近刀尖处出现大面积崩刃,靠近切深处可见明显的沟槽磨损。     

PCD和SCD刀具车削各向同性热解石墨时的性能对比

采用聚晶金刚石(PCD)刀具和单晶金刚石(SCD)刀具进行了各向同性热解石墨切削加工试验,对刀具磨损过程、磨损机理和表面加工质量进行了对比研究。通过对试验结果的研究分析表明:两种刀具的磨损主要发生在后刀面,且切削刃都出现了微崩刃。PCD刀具后刀面上形成了平行沟槽和严重磨损两种磨损形貌,SCD刀具后刀面上形成了平行沟槽和微细网状两种磨损形貌。PCD刀具的磨损机理主要磨粒磨损,SCD刀具的磨损机理则主要是解理磨损和磨粒磨损,切削过程中持续波动的切削力是造成两种刀具微崩刃的主要原因。虽然两种刀具的加工表面都存在不同程度的凹坑,但与PCD刀具相比,SCD刀具具有较好且稳定的加工性能。     

高速干车削钴基高温合金的陶瓷刀具磨损机理研究

针对难加工材料钴基高温合金GH605,采用Al2O3基和Sialon基陶瓷刀具进行高速干车削试验,分析在不同切削速度下的刀具后刀面磨损量、刀具磨损形式以及磨损机理.研究表明:Sialon基陶瓷刀具后刀面磨损量大于Al2O3基陶瓷刀具后刀面磨损量;Al203基陶瓷刀具主要磨损形式为前后刀面的正常磨损、前后刀面的非正常剥落和微崩刃,低切削速度时磨损机理主要为磨粒磨损、黏结磨损,高切削速度时还伴有氧化磨损;Sialon基陶瓷刀具磨损形式主要以破损为主.该研究可以为高速干车削钴基高温合金的高性能陶瓷刀具的设计、刀具寿命预测等提供理论指导.     

氧化锆陶瓷车削中刀具表面微织构参数对切削性能的影响

利用飞秒激光加工技术在硬质合金车刀后刀面加工出不同宽度和间距的沟槽型表面织构。通过氧化锆陶瓷材料干切削试验,研究织构化刀具磨损机理,分析织构参数对切削力和刀具磨损量的影响规律。实验结果表明：具有合理参数的后刀面织构化刀具能够明显降低切削力,减少刀具磨损。沟槽型织构通过储存切屑、稳定黏结物和对已加工表面上硬质点的二次切削作用,降低刀具后刀面的黏着磨损和磨粒磨损。织构的二次切削作用会导致切削力增大,与织构的减摩作用共同影响切削力。     

铁基粉末冶金材料的高速干切削试验研究

用陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的干切削对比试验,研究了切削速度、切削深度以及进给速度与刀具耐用度和加工表面粗糙度的关系,分析了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明所选用陶瓷刀具的切削性能明显优于涂层刀具和硬质合金刀具;陶瓷刀具前刀面主要磨损形式为月牙洼磨损与剥落,后刀面的主要磨损原因为磨粒磨损;认为陶瓷刀具更适合用于粉末冶金零件的切削加工。     

TiB2基陶瓷刀具切削不锈钢时的切削性能研究

研究了新型TiB2基陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能.研究发现:BT30刀具表现出良好的切削性能.其中采用0°前角的刀具比-5°前角的刀具表现出更好的耐磨性.刀具的磨损形式为后刀面磨损和前刀面磨损,后刀面磨损机理为磨粒磨损,前刀面磨损机理为扩散磨损.     

金属切削过程中的刀具磨料磨损研究

为了研究切削过程中刀具的磨料磨损,通过热等静压技术分别制作了Al_2O_3含量为0%、0. 5%、1%和2%的珠光体钢工件,然后用同种刀具切削这些工件。通过扫描电镜观察实验后的刀具和磨屑,并加以分析,得到以下结论:刀具的后刀面磨损随着磨粒含量的增加而明显增大,而刀具的前刀面磨损会随磨粒含量的增加有微弱的减小。温度增加会使刀具磨损增加;金属切削过程中磨料磨损率在初始阶段较高,但随着切削时间的增加会明显降低。     

硬质合金刀具切削各向同性热解石墨磨损机理

针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用硬质合金刀具进行了切削加工试验,研究了切削过程中硬质合金刀具的磨损形式、磨损过程以及刀具磨损对表面加工质量的影响。通过对试验结果的研究分析表明:硬质合金刀具磨损形式为后刀面磨损以及切削刃崩刃破损,刀具磨损机理为磨粒磨损。刀具的有效切削距离仅为250m左右,已加工表面分布着形状和深度大小不一的凹坑,表面加工质量差,硬质合金刀具作为各向同性热解石墨的切削刀具具有一定的局限性。     

ZTA陶瓷刀具连续切削淬硬T10A时的切削性能研究

研究两种自主研制的新型ZTA(Al2O3/Zr O2)陶瓷刀具切削淬硬T10A时的切削性能。刀具后刀面磨损量随切削深度和切削速度的增加而增大;刀具的主要磨损形态为后刀面磨损;主要磨损机理为后刀面磨粒磨损和部分粘结磨损。     

钛合金铣削过程刀具前刀面磨损解析建模

钛合金Ti6Al4V作为典型的航空航天难加工材料,在其铣削过程中硬质合金刀具的磨损会降低加工过程稳定性,进而影响加工效率和已加工表面表面质量。刀具前刀面磨损会导致刀具刃口强度降低,并影响切屑的流向和折断情况。针对前刀面磨损机理进行分析并构建了月牙洼磨损深度预测模型。首先运用解析方法构建了前刀面应力场模型,得到切屑在前刀面滑动过程中的刀具前刀面应力分布情况及磨损位置。基于刀-屑接触关系的基础上建立了前刀面温度场模型。然后,基于所得刀具前刀面应力与温度分布,构建综合考虑磨粒磨损、粘结磨损与扩散磨损的铣刀月牙洼磨损深度预测模型,获得月牙洼磨损预测曲线;结合铣刀月牙洼磨损带沿切削刃方向分布的特点,建立了随时间变化的铣刀前刀面磨损体积预测模型。最后通过试验验证了切削宽度对前刀面磨损的影响规律,预测结果与试验测量值具有较好的吻合性。结果表明随着切削宽度的增加,月牙洼磨损深度及前刀面磨损体积都随之增加。研究结果为钛合金铣削用刀具的设计和切削参数的合理选择提供了理论基础。     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损、前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃。超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性,刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工。     

GH4169镍基高温合金车削加工刀具失效机理研究

以镍基高温合金GH4169为试验材料,用超细硬质合金涂层刀具进行车削加工,研究刀具在车削GH4169材料时的失效机理。通过扫描电子显微镜(SEM)和元素能谱检测(EDS)分别对失效刀具的刃口区域、前刀面区域、后刀面区域和沟槽磨区域的磨损进行失效形貌检测和合金元素成分的分析测试。结果表明:超细硬质合金涂层刀具车削加工镍基合金GH4169时,刀具的失效机理在不同位置有所不同,刃口以氧化磨损失效和粘结磨损失效为主,前刀面和后刀面以磨粒磨损失效为主,沟槽以及沟槽外以崩缺失效为主。     

TC4钛合金深槽插铣加工

针对钛合金深槽开槽加工效率较低的问题,对TC4钛合金深槽进行插铣开槽试验研究,并对其已加工表面形貌、切屑形态、刀具磨损及切削效率进行了分析。结果表明:插铣加工表面粗糙度较大,铣刀的端面刃为主切削刃,刀具磨损主要发生在铣刀的端面刃。对于钛合金深槽的开槽加工,插铣加工切削过程平稳,具有比层铣更高的切削效率。     

TiAlN涂层硬质合金可转位刀具快速铣削钛合金刀片磨损研究

快速铣是一种新兴的粗加工方法,研究它的刀具磨损机理对提高刀具寿命和加工效率有着重要的作用。采用硬质合金快速铣刀片在工件上进行了钛合金TC17铣削实验,研究了不同切削参数对切削力的影响,采用多元线性回归建立了切削力数学预测模型,分析了各铣削参数对切削力的影响规律,通过对后刀面的检测,分析了刀具磨损形貌和磨损机理。结果表明:每齿进给量、切削深度对切削力的大小影响显著,切削宽度和主轴转速影响很小,在试验参数范围内,选用切削参数组合为:f_z=0.8 mm/z、a_p=0.5 mm、a_e=20 mm、s=600 r/min进行可转位刀片的磨损试验,快速铣可转位刀片的主要磨损形貌为后刀面磨损、材料剥落,后刀面主要磨损机理为黏结磨损,同时会产生一定程度的扩散磨损。