切削速度和刀具磨损对锯齿形切屑形成的影响

锯齿形切屑是金属切削过程中常见的切屑。在加工淬硬不锈钢的过程中,在较低的切削速度下就可以形成锯齿形切屑。锯齿形切屑的形成对机床稳定性、刀具寿命和已加工表面质量有着重要影响。文中用金属陶瓷刀具铣削马氏体不锈钢3Cr13Cu,研究切削速度和刀具磨损对锯齿形切屑形成的影响。结果表明,锯齿间距随切削速度和后刀面平均磨损宽度(VB)的增加而减少,即切屑上锯齿的形成频率随切削速度和后刀面平均磨损宽度的增加而增加。用M A Davies的绝热剪切理论解释后刀面磨损对锯齿形切屑的形成影响,表明用金属陶瓷刀具铣削马氏体不锈钢3Cr13Cu过程中绝热剪切参与了锯齿形切屑的形成。     

高速铣削高强度钢切屑形态及影响因素研究

采用硬质合金涂层刀具高速铣削AF1410高强度钢,基于单因素试验法研究了切削参数对切屑形态和毛边形态的影响,分析了切屑锯齿间距、毛边几何参数随切削速度和进给量的变化规律.结果 表明:切削速度较低时,切屑自由表面形成上窄下宽、上深下浅的剪切滑移变形带,带内剪切变形较小,切削速度增加,绝热剪切变形增大,切屑自由表面形成平行的锯齿形态,锯齿间距随切削速度的提高而增大;在高速切削条件下,锯齿间距随进给量的提高而略有增大,切屑由顶部沿锯齿节间沟槽发生纵向撕裂形成毛边,毛边宽度和高度随切削速度先增大后减小,随进给量减小.     

TiAlN涂层硬质合金刀具铣削35CrMoSiV钢的切削性能研究

采用有和无PVD TiAlN涂层的细晶硬质合金铣刀对35CrMoSiV合金钢进行了干式端面铣削试验。分别测量了有、无涂层情况下铣刀后刀面径向磨损量和加工槽的表面粗糙度,通过光学显微镜观察了切屑,利用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDX)分析了后刀面的磨损形态。研究结果表明:TiAlN涂层明显提高了硬质合金刀具的切削性能;硬质合金刀具后刀面磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,而涂层损伤是粘着磨损、剥层和氧化磨损共同作用的结果;在正常工作区内,提高铣削的转速和进给量,有利于减轻刀具的粘着,提高切削效率和质量。     

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。     

锆基非晶合金冰冻切削加工特征及其无晶化加工工艺研究

锆基非晶合金切削过程中的高切削热会导致工件表面晶化,使非晶合金优异性能丧失.提出将冰冻盘夹具用于非晶合金铣削加工,提升切削散热能力,实现非晶合金冰冻切削加工.研究了非晶合金冰冻铣削过程中的燃烧发光特征及其影响因素;分析了冰冻切削工艺(切削速度、进给量和刀具涂层材料)对非晶切削力的影响规律;优化了适用于非晶合金无晶化加工的冰冻切削工艺参数,并揭示了涂层刀具的磨损失效形式.结果 表明,锆基非晶合金切屑燃烧发光是导致非晶冰冻切削加工表面晶化和表面粗糙度增大的根本原因;引起切屑燃烧发光的主要因素包括高切削速度、小进给量以及因切削长度增加导致的刀具磨损积累,改变刀具涂层不会导致切屑燃烧发光;切削力主要受切削速度影响,对进给量不敏感;TiSiN、TiAlN、CrSiN和AlCrN四种涂层刀具的失效形式均为后刀面黏结磨损、前刀面涂层剥落以及刀尖崩缺;CrSiN涂层具有最佳的抗黏结磨损能力,可获得最小切削力和最低表面粗糙度.通过优化冰冻切削工艺,可以实现锆基非晶合金的高速铣削加工,同时避免切屑燃烧发光,获得高质量的无晶化加工表面.     

硬质合金涂层的效能

硬质合金刀具的前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损,在不同涂层厚度和不同切削速度时,磨损程度不同,直接影响刀具的使用寿命,对硬质合金涂层刀具前刀面月牙洼磨损以及后面磨损的图像特征分析表明,涂层降低了刀具与其加工零件之间的摩擦系数,使刀具表面的凹凸不平处发热,从而限制了浅层表面的磨损,提高了硬质合金涂层刀具的耐磨性,增加了刀具的切削速度,延长了刀具的使用寿命。     

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。     

高速车削300M高强度钢涂层刀具失效机理研究

选用不同涂层刀具进行高速切削300M钢试验,利用工具显微镜和电子扫描显微镜(SEM)观察刀具磨损形貌,并利用线扫描进行元素扩散分析,揭示刀具失效机理。研究结果表明:金属陶瓷基涂层刀具高速切削时,切削速度不宜超过240m/min;硬质合金基涂层刀具可在300m/min以上高速切削300M钢,其中CVD-Ti CNAl2O3厚涂层的高速切削性能更高,切屑塑形变形较小;涂层刀具切削300M钢的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,涂层剥落、崩刃、微裂纹、粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损是刀具失效的主要原因。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速铣削切屑形态研究

进行涂层硬质合金刀具高速切削TB6钛合金试验,对不同冷却润滑条件下钛合金切屑形态的表面形貌及几何特征进行研究,对锯齿形切屑的绝热剪切带微观组织进行分析。研究表明,切屑自由端出现的毛边随着切削速度的增加,其几何尺寸增大,频率增加,锯齿化程度增加;随着冷却润滑条件的改善,毛边现象趋于减弱。绝热剪切带的生成及演化是产生锯齿形切屑的主要原因。     

基于刀具磨损和切屑形成对切削Ti6Al4V的切削力特性研究

为了研究钛合金Ti6Al4V切削过程中的切削力特性,采用硬质合金涂层和无涂层刀具进行了外圆干车削试验,提取切削力信号,通过研究切削力的静动态特性,揭示了切削力与切削速度、刀具材料、刀具磨损以及切屑形成的关系.结果表明:钛合金切削过程中,切削力的静态分量中径向力Fp最大,直接导致刀具后刀面磨损;随着切削速度的变化,切削力的变化是由刀具磨损、材料本身的特性等多方面因素综合作用的结果,切削力动态分量分形维数可用于刀具状态监控;锯齿形切屑的产生与切削力的高频变化有直接的关系,锯齿生成频率可以作为切削力动态分量频率的一个表征,选取适当的切削参数可以降低由于锯齿屑产生引起的切削力振动.