TiSiN/TiAlN涂层刀具高速车削TC4钛合金磨损机理分析

本文研究双层TiSiN/TiAlN涂层刀具车削TC4钛合金时的磨损机理,用扫描电镜观察刀具的磨损形貌。涂层刀具前刀面的磨损区域分为死区、黏结区和滑动区。各区的磨损机理不同,死区几乎没有磨损;黏结区的涂层受高温度和高压力的影响而失效;滑动区的涂层由切屑在前刀面滑动摩擦造成失效。通过测力仪获得切削力,在低进给量工况下,受已加工表面的回弹影响,背吃刀力和进给力比主切削力更大。通过红外热像仪获得切屑自由表面的温度,结果显示,随着进给量增大切屑厚度也增大,切屑自由表面温度没有升高。     

刀具耐用度新公式的研究

本文介绍了刀具耐用度新公式———Ｂ．Ｎ．Ｃｏｌｄｉｎｇ公式,并用实验验证和建立了ＴｉＮＹＴ１５涂层硬质合金刀具加工４５钢的刀具耐用度新公式。     

使用涂层刀具和新的刀具材料提高刀具耐用度

论述了应用表面涂层和采用新的刀具材料提高刀具耐用度的方法。     

TiAlN涂层硬质合金刀具车削钛合金螺纹试验

为研究Ti Al N涂层硬质合金刀具车削钛合金螺纹的切削性能,采用Ti Al N涂层硬质合金螺纹刀片进行试验,得出了在进给量2.4mm/r、背吃刀量0.2mm时的最优切削速度为28m/min。在此条件下,验证了刀片前角较小时主切削力小,散热效率高;而前角较大时,切屑螺旋角小且切削长度较长,断屑效果不佳。当进给方向向左时,后刀面的磨损主要是在左后刀面,磨损相对右后刀面严重,较大的后角使得刀片右后刀面磨损宽度小,涂层剥落宽度也小,寿命更长。     

置氢钛合金车削时刀具扩散磨损研究

采用热氢处理技术在800℃下,对Ti-6Al-4V合金进行了置氢处理。通过车削试验,比较了切削置氢钛合金时硬质合金刀具的耐用度,采用SEM及EDS等分析仪器对刀具的扩散磨损机理进行了深入探讨。研究表明:90m/min的切削速度下,切削置氢量为0.3%试件对应刀具耐用度相对于切削未置氢试件时提高了2.2倍。切削未置氢和置氢量为0.3%的钛合金TC4时,刀具均有扩散磨损发生,并且切削未置氢钛合金时对应刀具前刀面的扩散层深度相对较深。磨损区切削温度的差异,以及钛合金TC4适量置氢后,其组织、力学性能、物理性能变化而引起的钛合金与刀具材料之间化学亲和力的改变是刀具耐用度和扩散磨损程度存在差异的主要原因。     

钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

陶瓷刀具车削TC4钛合金磨损特性的研究

为研究陶瓷刀具切削钛合金的磨损机理,采用CC6060陶瓷刀片对TC4钛合金进行了干式车削试验。结果表明:陶瓷刀具干式切削TC4钛合金时,磨损形貌以前刀面月牙洼磨损、后刀面沟槽磨损和刀尖破损为主,磨损机理主要是粘结磨损和氧化磨损。随着切削速度的增加,刀具磨损加剧,刀具寿命降低。CC6060陶瓷刀片干式切削钛合金时的使用寿命很低,不适于干式切削钛合金。     

TC21钛合金数控车削参数多目标优化研究

为实现TC21钛合金数控车削加工表面粗糙度达标和车削温度可控,利用中心复合试验法设计试验方案,并对试验结果进行极差分析和加工机理分析,以明确车削参数对加工结果的影响规律。基于响应面法建立表面粗糙度和车削温度的单目标预测模型,并通过统计学分析验证预测模型的精度。运用NSGA-Ⅱ遗传算法计算多目标最优车削参数,经实际加工对比验证得出：利用多目标最优车削参数加工所得的表面粗糙度和车削温度与预测值相符,且均满足实际工程要求。     

TiAlN涂层与TiCN涂层硬质合金刀具性能对比

利用TiAlN涂层与TiCN涂层硬质合金刀具对模具钢进行切削,探讨其切削性能.通过多次试验,将TiAlN涂层与TiCN涂层硬质合金刀具的使用寿命作了比较.研究结果表明,TiAlN涂层刀具在提高工件切削性能方面效果是显著的,并大幅提高了刀具的耐用度.     

用TiAlN涂层铰刀加工导管

我公司于1993年从日本引进了精加工KC6男装125C骑式车汽缸盖座圈、导管的专机(称为CHR机)。设备配套的整套刀具、刀头采用TiN涂层，尤其是加工进、排气导管孔的铰刀，其结构和精度对于当时我国的刀具制造业水平来说，是一门新技术也是一个难度，如图1所示。     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。     

TC21钛合金的疲劳裂纹扩展研究

建立了新型损伤容限性钛合金TC21的疲劳裂纹扩展模型;研究了疲劳裂纹扩展速率da／dN与疲劳裂纹扩展门槛值之间的关系。该模型预测了TC21钛合金的疲劳裂纹扩展速率,其预测结果与实验结果非常吻合。     

涂层硬质合金正交车铣TC4钛合金刀具寿命试验分析

在Mazak Integrex 200Y车铣复合加工中心上,顺、逆铣干切和切削液条件下,取v=150、200m/min两种切削速度,采用涂层硬质合金S30T对TC4钛合金进行正交车铣刀具寿命试验。试验结果表明,当达到磨钝标准0.3mm时,在切削速度为150m/min时,顺铣干切和切削液条件下,逆铣干切及切削液条件下,切削路程都相差不明显,切削液对刀具寿命的影响不大;切削速度为200m/min时,顺铣干切和切削液条件下,切削路程相差明显,使用切削液条件下刀具的寿命延长;逆铣干切和切削液条件下,切削路程相差不明显,切削液对刀具寿命的影响不大。通过对比得出S30T正交车铣TC4钛合金时优先选用顺铣切削液加工方式。     

钛合金切削加工中刀具寿命和刀具磨损的研究

钛合金是典型的难加工材料,提高钛合金的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。本文选用Ti-6Al-4V作为工件材料,选取两种不同的硬质合金和一种聚晶金刚石(PCD)作为刀具材料,对切削加工中刀具寿命和刀具磨损进行了试验研究。研究结果表明:PCD刀具寿命明显高于硬质合金刀具,在高速下优势尤其明显;两种硬质合金刀具低速下主要是粘结磨损,高速下主要是粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损;PCD刀具主要是微崩刃和石墨化引起的沟槽磨损。     

静电冷却干式切削钛合金TC4的刀具磨损试验研究

钛合金TC4的切削加工性差,采用极压切削液会污染环境,不符合可持续发展要求,故提出了静电冷却的绿色切削技术,研制了空气电离装置及供气系统,分别在干切、乳化液和静电冷却条件下,对硬质合金刀具YG8切削钛合金TC4时的后刀面磨损进行了试验研究,给出了后刀面磨损曲线,建立了切削速度与刀具使用寿命的关系式。结果表明,静电冷却可减少刀具磨损,提高刀具寿命,是一种清洁的绿色冷却切削工艺。     

钛合金TC4放电加工电极损耗研究

针对钛合金TC4在火花油中放电加工电极损耗大的问题,以蒸馏水和火花油为工作介质,进行了钛合金TC4的放电加工试验,分析比较了两者的电极绝对损耗量和相对损耗率的差异,并从加工波形和加工后电极的表面微观形貌及主要成分等几个方面研究了电极损耗机制。结果表明:蒸馏水的绝缘性较差,而流动性和冷却性好,消电离较充分,改善了极间状态,加工稳定,使加工效率大大提高;另外加工过程中产生的少量氧化钛和从工件飞溅的蚀除产物附着在电极表面,形成覆盖层,有效抑制了电极损耗。其电极绝对损耗与火花油加工时相差不大但相对损耗却大大降低。     

车削司太立合金时硬质合金刀具失效机理的试验研究

通过切削试验,研究了YG610和YS8两种硬质合金刀具车削难加工材料司太立合金的刀具失效机理。结果表明:YG610刀具的硬度和韧性都相对较好,刀具失效形式表现为磨损;YS8刀具硬度高,但韧性略有不足,刀具失效形式主要为破损。     

钛合金TC4切削力试验研究

基于正交试验,针对钛合金TC4难加工性,研究了切削速度、每齿进给、轴向切深和径向切深对切削力的影响规律;借助概率统计和回归分析相关理论和方法,建立了钛合金TC4切削力的预测模型,并对该模型及回归系数进行显著性检验。研究表明,切削力随切削速度的增大而减小,随每齿进给、轴向切深、径向切深的增大而增大;轴向切深、径向切深对Fxmax影响显著;每齿进给、轴向切深和径向切深对Fymax、Fzmax、Fmax影响显著,切削速度对切削力影响不显著;经检验,建立的切削力预测模型是高度显著的。