一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

基于DEFORM软件的刀具磨损对切削力与切削热的影响研究

基于DEFORM 2D/3D软件,通过硬质合金平头倒角立铣刀进行高速铣削AISI4340合金钢的仿真实验,在主轴转速1270r/min、进给速度104m/min、切削深度0.1mm的参数下,利用刀具的几何磨损模型和仿真模型模拟了不同刀具磨损类型对切削力与切削热的影响以及刀具二次磨损的主要位置。研究发现,刃口钝化对切削力的影响最大,其次为前后刀面磨损、后刀面磨损和前刀面磨损;后刀面磨损对切削热影响最大,其次为前后刀面磨损、刃口钝化和前刀面磨损。本研究促进了刀具的结构设计的发展和加工工艺的更优选择。     

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。     

PCD刀具切削颗粒增强铝基复合材料时刀具磨损研究

通过高颗粒含量铝基复合材料切削加工时PCD刀具的磨损试验,研究了切削该种材料时PCD刀具的磨损形态及磨损机理。刀具磨损区微观形貌的检测分析结果表明,PCD刀具的磨损形态主要表现为前刀面磨损和后刀面磨损,造成刀具磨损的主要原因是磨料磨损和粘结磨损。采用超声波振动切削技术可减小刀具磨损。     

硬质合金刀具YT15切削铸铁MT-4的磨损研究

通过切削试验,研究了硬质合金刀具加工耐磨铸铁MT-4时刀具的磨损形态及磨损机理。对刀具磨损区微观形貌的检测分析结果表明:硬质合金刀具的磨损形态主要表现为前刀面磨损和后刀面磨损,造成刀具磨损的主要原因是粘结磨损和扩散、氧化磨损。     

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。     

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。     

纯钒车削刀具磨损表面形态及机理研究

对金刚石刀具、涂层刀具及硬质合金刀具车削纯钒时刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明,在所选取条件下,不同刀具材料对工件材料切削时表现出的刀具磨损形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃、剥落和粘结等.刀具的前刀面主要是沿切屑流出方向的沟槽形月牙洼磨损,而后刀面以粘结磨损为主.CD10刀具和H10非涂层刀具具有较佳的切削性能,而H13A非涂层刀具和GC1025涂层刀具不适于纯钒车削.     

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Ti-10V-2Fe-3Al的刀具磨损试验研究

针对切削加工Ti-10V-2Fe-3Al钛合金时刀具磨损迅速、加工效率低的问题,开展硬质合金刀具高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具寿命试验,以研究刀具的磨损机理,分析刀面磨损的发展以及对切削力的影响。利用扫描电子显微镜观察了后刀面磨损区域的微观形貌并对元素成分进行了能谱分析。实验结果表明：高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al时硬质合金刀具的磨损形式为后刀面带状磨损与局部崩刃,伴有明显的切屑黏附与热裂纹;磨损区域有工件材料的元素向硬质合金内扩散的迹象出现;切屑流的黏附与撕扯导致硬质合金的颗粒脱落,切削刃逐步退化为洼形区域,其与后刀面交界的棱边代替原切削刃进行切削直至剥落。     

氟金云母陶瓷车削加工中刀具磨损的研究

分别用高速钢刀具、硬质合金刀具和Si3N4陶瓷刀具对氟金云母可加工陶瓷进行车削加工试验,考察了氟金云母陶瓷车削加工中刀具的磨损过程、磨损形态及失效原因。SEM电镜观察和能谱分析表明,刀具磨损主要发生在后刀面和刀尖处,刀具磨损的主要形式有磨料磨损、粘结磨损,材料高硬度、低热导率是引起刀具磨损的主要原因。刀具破损的主要形式为高速钢刀具切削刃塑性变形和陶瓷刀具的崩刃。刀具与工件的组织不均匀,以及切削过程中产生的冲击性机械应力和热应力是刀具破损的主要原因。     

车削加工陶瓷材料时刀具磨损表面形态的研究

分别使用硬质合金刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具对氟金云母陶瓷及二硅酸锂玻璃陶瓷材料进行车削试验。利用显微镜观察刀具磨损形貌,通过能谱分析研究了刀具的磨损机理。试验结果表明,刀具磨损部位主要集中在刀尖和后刀面,刀具磨损形式主要为磨料磨损和粘结磨损。用硬质合金刀具车削氟金云母陶瓷时,切削深度越小,磨料磨损越严重。     

ZrO2/CePO4复合陶瓷钻削试验中刀具磨损机理的研究

制备了ZrO2 /CePO4可加工陶瓷材料 ,采用硬质合金钻头分别进行ZrO2 /CePO4陶瓷和低碳钢的钻削试验。通过刀具磨损量随材料去除量变化的规律来分析材料去除特性 ,通过扫描电子显微镜分析ZrO2 /CePO4陶瓷钻削加工中的刀具磨损形式。试验结果表明 :在加工初始阶段 ,两种材料的刀具磨损量比较接近 ,随着钻削的继续进行 ,加工ZrO2 /CePO4陶瓷的刀具磨损量明显高于加工低碳钢的刀具磨损量 ;加工ZrO2 /CePO4陶瓷时 ,刀具的磨损形态包括主后刀面磨损、副后刀面磨损和横刃磨损 ,其中钻头副后刀面磨损现象是ZrO2 /CePO4材料加工的一个显著特征 ,与金属材料的加工存在差异 ;刀具磨损的主要原因是磨料磨损、粘结磨损和氧化磨损。     

陶瓷刀具材料切削加工G4335V高强钢时的耐磨性能研究

本文对Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具材料切削加工Ｇ４３３５Ｖ高强钢时的切削性能和耐磨性进行了试验研究。结果表明：在低速切削条件下，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具和硬质合金刀具（ＹＴ１５）的抗后面磨损能力相差不大，而在高速切削条件下，前者的抗后面磨损能力远高于后者。Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具前面的磨损形式主要为粘结磨损，后面的磨损形式主要为磨粒磨损。     

PCD刀具连续切削花岗岩的性能研究

用三种不同晶粒尺寸的自制PCD刀具,在三种切削速度下进行了花岗岩的湿式连续切削试验。对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观测,分析了刀具失效机理,比较了不同晶粒尺寸及不同切削条件下刀具的切削寿命。对刀具后刀面磨损的测量结果表明,在三种切削速度下,粗颗粒PCD刀具显示出更长的刀具寿命;随着切削速度的增加,三种刀具的寿命都有所下降。SEM二次电子图像显示,PCD010和PCD005刀具的磨损机制为硬质点的机械磨损,而晶粒较粗的PCD030刀具的主要磨损机制为机械磨损,同时伴有穿晶磨损。     

Tool wear and its effect on surface roughness in diamond cutting of glass soda-lime

For the technology of diamond cutting of optical glass, the high tool wear rate is a main reason for hindering the practical application of this technology. Many researches on diamond tool wear in glass cutting rest on wear phenomenon describing simply without analyzing the genesis of wear phenomenon and interpreting the formation process of tool wear in mechanics. For in depth understanding of the tool wear and its effect on surface roughness in diamond cutting of glass, experiments of diamond turning with cutting distance increasing gradually are carried out on soda-lime glass. The wear morphology of rake face and flank face, the corresponding surface features of workpiece and the surface roughness, and the material compositions of flank wear area are detected. Experimental results indicate that the flank wear is predominant in diamond cutting glass and the flank wear land is characterized by micro-grooves, some smooth crater on the rake face is also seen. The surface roughness begins to increase rapidly, when the cutting mode changes from ductile to brittle for the aggravation of tool wear with the cutting distance over 150 m. The main mechanisms of inducing tool wear in diamond cutting of glass are diffusion, mechanical friction, thermo-chemical action and abrasive wear. The proposed research makes analysis and research from wear mechanism on the tool wear and its effect on surface roughness in diamond cutting of glass, and provides theoretical basis for minimizing the tool wear in diamond cutting brittle materials, such as optical glass.     

Crater and flank wear resistance of cutting tools having micro textured surfaces

We have proposed cutting tools with various textured surfaces to increase cutting tool life. Our previous studies have developed cutting tools having periodical stripe-grooved surfaces on their rake face formed using femtosecond laser technology, which displayed high crater wear resistance in cutting of steel materials. In this study, the mechanism for suppressing the crater wear on the tool surface and the relationship between texture dimensions and wear resistance were investigated to provide a guideline for developing tools with textured surfaces. Furthermore, we newly introduced the textured surfaces into a flank face of cutting tools to improve flank wear resistance. Face milling experiments on steel materials exhibited that the newly developed tool having the textured flank face significantly reduced the flank wear. Moreover, the influences of texture dimensions and cutting conditions on the flank wear resistance were also discussed.     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

PCBN刀具切削镍基高温合金刀具磨损的试验研究

通过PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了车削试验,深入研究了切削时的刀具磨损形态及磨损原因,得出如下结论:通过试验观察看出刀具的磨损形态有前刀面磨损、后刀面磨损、沟槽磨损和刀具破损。其中沟槽磨损最为显著,是刀具失效的主要原因。沟槽磨损的产生原因主要有粘结磨损、扩散磨损和塑性侧流产生的切屑毛刺划擦作用,其中粘结磨损为磨损前期的主要原因,而扩散磨损是磨损后期的主要原因。     

钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr切削力与刀具磨损的试验研究

通过对钛合金TC4、TC11和Ti-5553的切削试验,对比分析Ti-5553加工过程中切削速度对切削力和刀具磨损的影响。试验结果表明:随着切削速度增大,切削钛合金TC4和TC11的切削力呈现不同程度的先增后减趋势,而钛合金Ti-5553的切削力呈缓慢增大的趋势;在相同切削速度下,Ti-5553的主切削力和吃刀抗力均高于TC4和TC11;通过超景深、扫描电镜和能谱分析仪对刀具磨损部位进行观察与分析发现,切削Ti-5553的刀具磨损量最大,随着切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量增加,刀具主要磨损形式为粘结磨损,刀具后刀面出现沟槽磨损,刀具出现破损。