聚晶金刚石刀具磨损研究综述

研究刀具的磨损机理及磨损规律，对于改善切削加工的工艺参数，提高刀具的耐用度和加工生产率，研制新型的刀具材料以及合理地选择刀具材料，提高被加工工件的表面质量，具有一定的理论与实际意义，本文在国内外关于聚晶金刚石刀具磨损机理研究的基础上，详细阐述了聚晶金刚石刀具的磨损形态，磨损成因以及磨损规律，同时提出了该研究领域目前仍然存在急待解决的问题。     

Ti6Al4V车削刀具磨损及切削力研究

Ti6Al4V是典型的难加工材料，切削效率低、刀具磨损严重严重，因此提高Ti6Al4V的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。作者对硬质合金刀具加工Ti6Al4V的切削力和磨损特性进行了实验研究。对三种不同刀具在干切削状态下车削Ti6Al4V切削力进行了试验，分析了切削力与切削速度、切削路程的关系，同时讨论了主偏角对TC4车削稳定性的影响。最后，对刀具的的磨损形态和磨损机理进行了研究。粘结、扩散、氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。     

硬质合金刀具高速干铣削Ti6Al4V刀具寿命研究及切削参数优化

Ti6Al4V是典型的难加工材料,切削效率低,刀具磨损严重。文章对硬质合金刀具在高速范围内干铣削Ti6Al4V进行了正交试验,获得了干切削状态下铣削刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）研究了铣削刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对硬质合金刀具在干切削状态下铣削Ti6Al4V的切削参数进行了优化,在效率不变的情况下,适当降低切削速度,增大切削深度,可以提高刀具寿命。试验刀具的切削参数优化结果为：切削速度40—60m／min、轴向切削深度0．5—1mm、径向切深7—10mm、进给量0．07—0．1mm／r,在建议切削参数下刀具寿命约在30—50min。     

WC-Co硬质合金刀具材料与钛合金化学匹配性研究

为对硬质合金刀具-钛合金工件材料在切削加工过程中的化学反应情况作出准确判断,采用化学热力学研究了切削过程中化学变化所伴随着的能量变化。本文通过化学热力学原理对WC-Co硬质合金刀具材料与钛合金Ti-6Al-4V的化学匹配性进行了计算,分析判断刀具材料与钛合金材料成分发生化学反应的可能性以及其反应的剧烈程度。研究表明,钛合金化学活性较强,高温下很容易与刀具材料发生反应,且温度越高,反应越剧烈。刀具材料和工件材料化学匹配性研究是切削加工特别是高速切削时刀具材料选择和保护以及刀具磨损机理分析的前提,可为加工钛合金的硬质合金刀具高速切削性能研究提供理论指导和依据。     

镍基单晶高温合金车削力及刀具磨损研究北大核心

镍基单晶高温合金性能优越是航空发动机热端部件如涡轮盘的理想材料,然而镍基单晶高温合金车削加工存在切削力大和刀具磨损严重等问题,限制了零件的加工质量和效率。通过镍基单晶高温合金单因素车削试验,分析了不同车削工艺参数对车削力F_(∑)的影响规律,探究了镍基单晶高温合金刀具磨损机理,提出了防止切削力过大和减缓刀具磨损的措施。试验结果表明车削镍基单晶高温合金车削力F_(∑)随着切削速度vs的增大而减小,而随着进给速度v_(w)和切削深度a_(p)的增大而变大;刀具主要出现磨粒磨损、粘结磨损和涂层剥落3种损伤形式。     

石墨烯涂层刀具的研究现状

针对高效干式切削加工中润滑能力不足,将自润滑性能优良的石墨烯粒子原位生长或者以复合材料的形式沉积于硬质合金刀具基体表面,有望弥补传统干切削中刀具使用寿命和加工性能偏低的不足。介绍了石墨烯材料在金属切削刀具领域中的研究和应用的现状,解读使用不同的工艺制备方法获得原生石墨烯涂层或者石墨烯复合超硬材料,并用其进行金属切削加工和摩擦磨损的试验。结果表明：石墨烯涂层刀具具备优良的润滑性能,能有效降低刀具的摩擦因数和磨损率,提高其使用寿命。     

基于Fitnet的刀具磨损量预测方法研究

针对切削难加工材料时刀具磨损对加工质量的影响,通过实验研究PCBN刀具切削硬质合金YG10材料的刀具磨损机制,在一定的切削参数条件下,利用Fitnet神经网络预测刀具磨损规律,获得较好的磨损量预测精度,为刀具加工补偿提供了理论依据。     

TiAlSiN涂层刀具高速干车削钛合金磨损机理研究北大核心

TiAlSiN涂层硬质合金刀具材料力学性能较好,探究了TiAlSiN涂层刀具高速干切削钛合金的磨损机理,为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导。采用TiAlSiN涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速干车削试验,研究两种切削速度(v=80、120 m/min)下刀具的磨损机理。结果表明:TiAlSiN涂层刀具前刀面主要磨损机理为粘结磨损和氧化磨损,在高速时(v=120 m/min)还存在扩散磨损;TiAlSiN涂层刀具后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和磨粒磨损;刀具在v=80 m/min时切削效果更好,切削速度越高,刀具磨损越严重。     

K4169合金的外圆高效车削刀具磨损研究

针对某种材料为K4169的高温合金开展高效切削技术研究,研究主要内容为针对外圆切削的加工方法,通过工艺试验,考核刀具寿命,达到在不降低现有刀具耐用度条件下,提高加工效率不低于20%。利用硬质合金刀具(IC907伊斯卡WNMG080404)和晶须增韧型陶瓷刀具(绿叶WG300CNGA434)对K4169镍基高温合金进行高效切削技术研究,通过采用外圆车削加工方法,以工件表面粗糙度及后刀面磨损量对两种刀具的加工效率和刀具寿命进行评价,试验结果表明:涂层硬质合金刀具的磨损速主要是刀尖磨损和后刀面磨损,陶瓷刀具磨损主要是沟槽磨损和刀刃微崩刃;陶瓷刀具的金属切除率比涂层硬质合金切除率高近3倍,金属切除量高约10%。     

选用最佳硬质合金进行难加工材料的高效切削

在工业生产中,各种机械零件、部件采用高强度钢、淬火钢、耐热铁、高温合金、高硬铸铁、钛合金等材料日益增多。加工这些材料,刀具不仅磨损快而且易打刀,切削效率很低,因此这些材料被称为难加工材料。研究这些材料的加工性,发展新型刀具材料,合理选取切削用量,提高这些难加工材料的切削效率有重大现实意义。近年来自贡和株州硬质合金厂等发展了多种新牌号的硬质合金并已在生产中推广使用。用硬质合金加工钢时,低速切削时刀具的磨损是以磨料磨损和粘结磨损为主;而在高速切削时刀具以扩散磨损和氧化磨损为主,还会     

基于微磨削方法的微织构刀具制备与切削性能研究

目的研究表面微织构对硬质合金刀具切削性能的影响。方法采用微磨削方法在硬质合金刀具前刀面加工出具有不同结构参数的横向、纵向和交叉微织构,通过AL6061切削试验和有限元切削仿真,研究表面微织构对硬质合金刀具的切削温度及刀具磨损的影响。结果采用V形金刚石砂轮微磨削方法能够加工出几何形状规则且表面质量良好的表面微织构。与无织构刀具相比,微织构刀具的切削温度明显降低,高温区域明显减少,其中横向织构刀具降温效果最为显著。微织构刀具的切削温度随沟槽间距的增大而升高,沟槽间距为150μm时,切削温度最低。表面微织构能够有效减轻刀具前刀面的粘结磨损,横向织构刀具减摩抗粘效果最好,且采用较小的沟槽间距更利于减轻刀具的粘结磨损。随着切削速度的增加,表面微织构的抗粘结作用更加明显,当切削速度为150 m/min时,沟槽间距为150μm的横向织构刀具的切屑粘结面积最小。结论在横向、纵向和交叉织构刀具中,沟槽间距为150μm的横向织构刀具切削性能最好,即降温效果、抗粘结性能最为显著。     

DLC膜涂层硬质合金刀具的研究进展

类金刚石(DLC)膜涂层刀具的硬度高、摩擦系数低、耐摩擦和耐腐蚀性能强、抗粘结性能好,并且可以用来制作复杂、异型刀具,是未来刀具的一个重要发展方向。本文介绍了DLC膜的表面显微结构和Raman光谱并列举了DLC的制备方法 (包括磁控溅射、离子束沉积、脉冲激光沉积、真空阴极电弧沉积、等离子体增强型化学气相沉积)与分类。从酸蚀法、施加过渡层、表面微喷砂处理和掺杂4个方面分析如何提高膜基结合力,探讨了DLC膜的摩擦性能受湿度、温度和加工条件的影响。例举了几个国内外DLC涂层硬质合金刀具的使用范例,指出了目前研究工作的不足之处,提出了下一步研究工作的重点是优化DLC膜的制备工艺、提高膜基结合力和热稳定性以及加强DLC涂层硬质合金刀具的磨损机理研究。     

硬质合金刀具材料发展现状与趋势

回顾了各种硬质合金刀具材料的基本性能和发展现状,并对各种刀具材料技术的研究成果及发展趋势进行了探讨,同时提出了今后的发展方向.     

Cutting performance of PVD-coated carbide and CBN tools in hardmilling

In this study, cutting performance of CBN tools and PVD-coated carbide tools in end-milling of hardened steel was investigated. In high-speed dry hardmilling, two types of CBN tools were applied: the CBN-rich type and an ordinary one. In the case of relatively low-speed milling, on the other hand, a few coated carbide tools were selected where four kinds of coating films, TiN, TiCN, TiAlN and multi-layered TiAlN/AlCrN, were deposited on the K10 and P30 grade carbide. The cutting performance was mainly evaluated by tool wear, cutting temperature, cutting force and surface roughness. In dry cutting of hardened carbon steel with the ordinary CBN tool, the cutting tool temperature rose rapidly with increase in cutting speed; and tool temperature reached approximately 850 °C at the cutting speed of 600 m/min. In the case of the CBN-rich tool, the cutting temperature decreased by 50 °C or more because of its high thermal conductivity. It is remarkable that tool wear or damage on a cutting tool was not observed even when the cutting length was 156 m in both CBN tools. In the case of coated carbide tools, the temperatures of TiN-, TiCN- and TiAlN-coated carbide tools rose as cutting proceeded because of the progress of tool wear, but that of TiAlN/AlCrN-coated carbide tool hardly rose due to little tool wear. When the base material was K10 grade carbide, tool temperature was lower than that of P30 with any coating. The tool flank wear depends considerably on hardness and oxidizing temperature of the coating film.     

优化设计的涂层硬质合金车刀磨损仿真研究

金属切削过程中,刀具磨损对刀具寿命有着显著影响,而切削试验是研究刀具磨损的常用方法,但是存在周期长、成本高等问题。因此,通过切削仿真平台对优化设计的涂层硬质合金车刀在切削过程中磨损情况进行对比研究。结果表明:优化设计车刀较原车刀最大磨损深度下降37.64%,平均磨损深度下降38.15%。研究成果为该涂层硬质合金车刀的进一步优化奠定理论基础,为其他金属切削过程刀具磨损的仿真研究提供参考。     

超细晶硬质合金刀具车削不锈钢的切削温度研究

超细晶硬质合金刀具由于具有更高的硬度和抗弯强度,可以满足现代制造业的更高要求,在难加工材料高速切削领域显示出明显优势。在不锈钢材料的加工过程中,切削温度对刀具的磨损有极大的影响,而多数实验方法很难测得刀具表面具体的温度分布。借助DEFORM仿真分析软件,模拟超细晶硬质合金刀具对304不锈钢的车削过程;依据正交试验方法,分析切削用量三要素切削速度、进给量和背吃刀量对刀具温度的影响规律;通过实际车削实验与仿真结果进行比较,并与普通晶粒硬质合金刀具进行对比。结果表明:与普通晶粒硬质合金刀具加工相似,切削速度对超细晶粒硬质合金刀具温度的影响程度最大,其次是进给量,最后是背吃刀量;超细晶粒硬质合金比普通晶粒硬质合金刀具具有更好的散热性,尤其在较高速度条件下切削,优势更加明显。     

CVD金刚石涂层刀具切削性能与磨损机理研究

针对普通刀具切削质量差、刀具耐用度低等问题，对CVD涂层刀具制备方法及切削性能进行研究。首先以硬质合金刀具为基体通过CVD方法制备金刚石涂层，分析涂层表面形貌。然后在不同条件下进行铝合金材料的干式切削试验，分析金刚石涂层对切削力、切削温度以及工件表面粗糙度的影响规律。最后，通过对刀具磨损机理的分析，讨论涂层对刀具使用寿命的影响。研究结果表明，所制备的涂层刀具能够降低切削力和切削温度，大大提高刀具的切削性能和工件的表面质量，并能有效提高刀具使用寿命。     

硬质合金高端产品及新材料发展趋势分析

2011年国家再次将高端硬质合金列入《新材料产业"十二五"发展规划》重点发展新材料。本文从切削工具、采掘工具、耐磨零件三大硬质合金核心应用领域的产品市场发展前景出发,阐明了硬质合金领域具有代表性的高技术含量、高附加值产品及其预期性能指标,重点分析了超细及纳米硬质合金、超粗晶硬质合金、涂层技术及钨资源高效、环保综合利用等方面亟需突破的关键技术,综述了金属陶瓷刀具、新型粘结相硬质合金、金刚石弥散强化硬质合金、超细无粘结相WC硬质合金、钢结硬质合金等值得关注的发展方向。希望对我国发展高端硬质合金,全面提升硬质合金产品质量和档次提供有益的参考。     

Cutting Performance and Mechanism of RE Carbide Tools

In receni ten years, a series of grades of REcemented carbide tool materials, including P, Mand K grouPs, were made and obtained conuner-cial availability in China.This paPer is aimed to verify the overall cut-ting performance of RE carbide cutting toolthrough systematic exPerimenis, such as toollives, cutting force, tool-chiP friction coefficiefltand intemiPted machining. The action of ascarbide tool was identified with the aid of scan-ning electron microscope and energy specboanalysis.1…