金属陶瓷刀具切削难加工材料时的磨损性能研究

对金属陶瓷刀具和YG8刀具切削冷硬铸铁和不锈钢时的磨损性能进行了对比切削试验 ,结果表明 :切削冷硬铸铁时金属陶瓷刀具的寿命明显低于YG8刀具 ,而切削不锈钢时金属陶瓷刀具的寿命高于YG8刀具。金属陶瓷刀具的失效形式主要为崩刃     

硬质合金刀具切削TZM钼合金的磨损机理研究

为有效解决钼钛锆合金(又称TZM钼合金)高效高质量加工问题,采用YG8、YT30和赛隆三种刀具进行干切削试验,并对优选刀具进行刀具磨损和失效机理研究。试验结果表明：在相同试验条件下,YG8比其它两种刀具寿命更高;YG8在切削过程中,切削速度v≤150m/min,进给量f≤0.1mm/r,背吃刀量a_p在0.5～0.8mm范围内;YG8刀具的磨损机理主要是黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损,且前刀面的氧化磨损和扩散磨损比后刀面严重,失效形式主要是后刀面的正常磨损。     

硬质合金刀具车削γ-TiAl合金的失效研究

用YG8硬质合金刀具在不同切削参数下车削γ-Ti Al合金,通过观察刀具失效形貌和测定切削区域的元素成分,分析了切削参数对刀具失效的影响规律,并讨论了不同切削参数下刀具失效机理。结果表明:YG8硬质合金刀具车削γ-Ti Al合金主要有磨损和破损两种失效形式;刀具磨损均以粘结磨损为主,同时会有一定程度的扩散磨损和氧化磨损,氧化磨损和扩散磨损会随着切削参数的提高而加重,导致刀具寿命降低;切削参数过大会导致刀具在极短切削时间内发生破损,同时刀具磨损也会导致刀具在稳定切削一段时间后发生破损。     

基底组织对酸蚀预处理工艺及金刚石薄膜特性的影响

采用原子吸收光谱(AAS)标准曲线法对YG系列硬质合金刀具酸蚀后浸蚀溶液中的Co浓度进行了定量测试;采用洛氏硬度(HRC)计跟踪测试了不同酸蚀时间后刀具硬度的变化;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了硬质合金刀具酸蚀前后的组织变化及金刚石薄膜的组织形貌。结果表明:YG类硬质合金刀具基底含Co量越高,基底晶粒越粗大,酸蚀速度越快,酸对基底组织刻蚀能力越强;随着酸蚀时间的延长,硬质合金刀具硬度不断降低,YG6、YG6X、YG8刀具分别在刻蚀300秒、420秒、180秒后出现刀具硬度急剧下降。镀膜结果显示,YG6、YG6X刀具最佳酸蚀预处理时间分别为300秒和420秒;对于YG8刀具,只有增加酸蚀时间以消除或减弱Co的不利影响,但这将导致刀具机械性能显著下降。     

花岗岩车削刀具性能初探

随着经济建设的发展,非金属材料的应用范围不断扩大,解决花岗岩等石材的加工,对于充分利用有效资源,提高经济效益,具有重要的现实意义。由于花岗岩的硬度高、脆性大、低导热,给切削加工带来了极大的难度,因此,寻求适合于花岗岩的切削刀具,是人们极为关注的问题。为此,我们对花岗岩的车削刀具进行了一年多的研究,对硬质合金YG6、YT15、YS30、726以及陶瓷刀具和人造聚晶金刚石PCD复合刀片等做了大量工艺试验,对它们的切削性能及其合理选用进行了初步探讨。     

再制造冲击性表面的极限切削特性研究

采用硬度和韧性不同的3种刀具(YG8、YT15和YW1)对再制造堆焊表面进行切削加工试验。试验结果表明:当堆焊层硬度小于50HRC时,刀具的韧性是决定刀具抗冲击破坏的决定性因素。而随着被加工材料硬度的增加,刀具硬度的重要性也不断增加。当堆焊层硬度达到56HRC时,刀具的硬度对刀具的抗破坏能力起主要作用,但此时刀具的韧性仍在很大程度上影响着刀具的应用效果。此外,正交试验结果的直观分析还表明,刀具自身抗冲击性的提高并不一定意味着刀具破损的减少。正确确定刀具几何参数所引起冲击力的大小和刀具抗冲击性的综合平衡指标才是冲击加工场合刀具角度设计的正确方法。     

铣削条件对高速铣削淬硬钢TiAlN涂层刀具磨损的影响

针对硬度分别为50 HRC和60 HRC的Cr12MoV淬硬钢材料,采用TiAlN涂层刀具进行了高速铣削试验,重点研究了铣削方式、刀具螺旋角以及润滑方式等铣削条件对刀具磨损的影响.结果表明:高速铣削淬硬钢时,导致刀具失效的典型形式是后刀面磨损;铣削方式、刀具螺旋角以及润滑方式对刀具磨损的影响是不同的;材料硬度50 HRC时,刀具螺旋角是刀具磨损的主要影响因素;材料硬度60 HRC时,润滑方式是刀具磨损的主要影响因素.     

涂层刀具发展动向

涂层刀具是有效地解决了刀具材料的硬度和耐磨性愈高而强度和韧性愈低的矛盾，被誉为刀具发展中外的一次“革命”。本文介绍了近几年来涂层刀具的发展动向．     

真空阴极电弧沉积（Ti,Al）N薄膜的应用研究

为了提高TiN涂层刀具的耐磨性,采用钛铝合金靶,以真空阴极电弧沉积法制备了（Ti,Al)N涂层,对膜层形貌成分,组织结构及硬度进行了测试及研究,并试验了（Ti,Al)N涂层高速钢钻头及YG6硬质合金刀具的使用寿命,结果表明：（Ti,Al)N涂层硬度高达HV0．1,15,3700,（Ti,Al)N涂层使高速钢钻头及YG6硬质合金刀具的使用寿命显著提高。     

涂层刀具的发展与应用

涂层刀具有效地解决了刀具材料的硬度和耐磨性越高而强度和韧性越低的矛盾。本文就涂层方法，涂层材料，涂前刀具处理以及涂层刀具合理使用等问题作了综述。     

微织构(W,Mo)C基刀具和YG8刀具对钛合金干切削性能的影响

刀具切削钛合金时存在切削温度高、单位面积上切削力大等问题,微织构刀具可以有效减小摩擦力,减小切削力。通过正交实验法设计微织构参数,研究微织构参数对Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具以及YG8刀具切削钛合金实验的切削性能影响。实验结果表明,合适参数的沟槽型微织构能有效降低Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具和YG8刀具切削TC4钛合金的切削力,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的切削力明显低于YG8刀具的切削力;合适参数的沟槽型微织构能有效降低刀具刀屑界面的摩擦系数,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的摩擦系数大都低于YG8刀具的摩擦系数;沟槽深度10μm、沟槽间距100μm以及沟槽宽度30μm的沟槽参数下,切削钛合金时,无黏结相硬质合金刀具前刀面无明显磨损,后刀面只有边界磨损,YG8刀具发生崩刃,前刀面出现切屑的滞留。     

微米／纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷刀具切削铸铁的性能研究

利用热压烧结法制备了微米／纳米复合Ti（C,N）／Al2O3金属陶瓷刀具,对研制的三种金属陶瓷刀具（材料编号JT1-JT3）和YG8硬质合金刀具切削铸铁时的切削性能进行了试验研究。结果表明,研制的金属陶瓷刀具适合切削铸铁,其切削性能优于YG8,尤其是JT2刀具不但磨损较小,且加工表面质量较好。分析了刀具的磨损形貌和磨损机理,得出了Ti（C,N）金属陶瓷刀具的主要磨损机理为后刀面磨粒磨损的结论。     

加工含镍球墨铸铁时梯度陶瓷刀具的失效机理

研究了Al2O3／TiC梯度陶瓷刀具干切削含镍球墨铸铁的切削性能及损坏机理。结果表明,梯度陶瓷刀具的寿命约为硬质合金YS10刀具的1—2倍,且切削速度愈高,梯度陶瓷刀具的优越性愈显著;其损坏形式：低速切削时,为磨粒磨损;高速切削时,为剥落及粘结磨损。     

再制造高硬堆焊层切削加工研究

采用高性能硬质合金YG610对洛氏硬度为HRC30和HRC45的两种堆焊层进行切削三要素的正交试验.试验结果表明:两组试验中三要素对加工过程的影响规律基本一致,即进给量、切削速度、切削深度对刀具切削里程的影响幅度依次减小.其中,进给量对刀具切削里程的影响是单调的,随进给量的增大,刀具破损速度急剧增加,最大切削里程降低.切削深度的增加对刀具切削里程的影响相对较小,尤其是高硬材料切削过程中,切削深度的增加对刀具切削性能的影响几乎可以忽略.因此,降低进给量和增加切削深度是冲击材料加工过程中保持刀具切削能力和提高材料去除率的良好方法.     

Comparative evaluation of machinability characteristics of Nimonic C-263 using CVD and PVD coated tools

Machining of Nimonic C-263 has always been a challenging task owing to its hot strength, low thermal conductivity, tendency to work harden and affinity towards tool materials. Although coated tools have been used to overcome some of these challenges, selection of coated tool with appropriate deposition technique is of immense significance. The current study attempts to comparatively evaluate various performance measures in machining of Nimonic C-263 such as surface roughness, cutting force, cutting temperature, chip characteristics, and tool wear with particular emphasis on different modes of tool failure for commercially available inserts with multi-component coating deposited using chemical vapour deposition (CVD) and physical vapour deposition (PVD) techniques. Influence of cutting speed (V_c) and machining duration (t) has also been investigated using both coated tools. The study demonstrated remarkable decrease in surface roughness (74.3%), cutting force (6.3%), temperature (13.4%) and chip reduction coefficient (22%) with PVD coated tool consisting of alternate layers of TiN and TiAlN over its CVD coated counterpart with TiCN/Al₂O₃ coating in bilayer configuration. Severe plastic deformation and chipping of cutting edge and nose, abrasive nose and flank wear along with formation of built-up-layer (BUL) were identified as possible mechanisms of tool failure. PVD coated tool successfully restricted different modes of tool wear for the entire range of cutting speed. Superior performance can be attributed to the hardness and wear resistance properties, thermal stability due to presence of TiAlN phase and excellent toughness owing to PVD technique and multilayer architecture.     

超声振动切削SiCp/Al复合材料的刀具磨损试验

分别采用超声切削和普通切削两种方式对SiCP/Al复合材料进行了车削试验,研究了切削参数对硬质合金YG6刀具磨损的影响规律,并在同等条件下与聚晶金刚石(PCD)刀具进行了对比。发现超声切削的刀具磨损量要小于普通切削的刀具磨损量;超声切削时PCD刀具的磨损量约为YG6刀具磨损量的1/10,这点和普通切削十分相似。     

激光超声复合切削硬质合金的刀具磨损及其对工件表面质量的影响

基于激光加热辅助切削和超声椭圆振动切削提出了激光超声复合切削加工工艺。采用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对YG10硬质合金进行了常规切削,超声椭圆振动切削,激光加热辅助切削和激光超声复合切削对比试验。检测了刀具磨损量、刀具磨损形貌、工件表面粗糙度以及工件表面形貌,并通过扫描电镜(SEM)对刀具磨损区域进行了能谱分析,同时研究了激光超声复合切削硬质合金时PCBN刀具的磨损及其对工件表面质量的影响。最后,与常规切削、超声振动切削及激光加热辅助切削进行了对比试验。结果表明:激光超声复合切削时刀具使用寿命显著增加,加工后的工件表面粗糙度平均值分别降低了79%、60%和64%,且工件表面更加平整光滑。激光超声复合切削硬质合金时,PCBN刀具的前刀面磨损表现为平滑且均匀的月牙洼磨损,后刀面磨损表现为较窄的三角形磨损带和较浅的凹坑和划痕;刀具的失效机理主要为黏接磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用。     

大型衬套零件加工刀具刃磨技术分析

作为大型柴油机中的常见零部件,衬套零件存在着工件直径大、壁厚较薄等加工不利因素。对该类零件加工所用刀具进行了几何角度分析,并采用YG8螺纹车刀改制刀具进行切削检验,选择合理的切削参数,获得了较好的实际加工效果。