刀具在高速切削时的磨损机理研究

分析了高速切削时刀具的磨损形态,综述了典型高速切削刀具材料在高速切削时的磨损机理,讨论了高速切削铸铁时,陶瓷刀具、金属陶瓷刀具的磨损寿命.     

高速切削刀具磨损寿命的研究

分析了高速切削时刀具的磨损形态 ,综述了各种高速切削刀具材料 (包括陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具 )高速切削时的磨损机理 ,讨论了高速切削铸铁、淬硬钢和镍基合金时刀具的磨损寿命。     

纳米金属陶瓷刀具高速干切削性能的研究

纳米(TiC,N)金属陶瓷具有优良的物理、力学性能和耐磨性能,因而可被用于高速切削中。文中研究了新型纳米金属陶瓷刀具在切削正火态45钢时的切削性能及磨损机理。结果表明,金属陶瓷刀具适用于较高速度下的切削,刀具失效形式主要为磨损。     

干式、半干式和低温冷风切削加工技术

切削热是伴随金属切削过程中必然的一种物理现象,对工件质量、刀具寿命有不可忽视的影响。低速切削时,机械磨损是刀具磨损的主要原因;而高速切削时,切削高温诱导刀具的磨损,由机械磨损为主转化为扩散磨损、相变磨损和炭化磨损为主要磨损机理,并引发刀具表面的粘结磨损。切削热还使刀具和工件热膨胀,加剧后刀面摩擦与磨损,引起工件表面粗糙度上升,故超精加工工艺特别强调必须及时、有效地控制切削热在工件、刀具内的传导。控制刀具、工件温升对数控加工有十分重要的意义。 要控制金属的切削热及刀具、工件的温升,必     

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。     

不同介质下高速切削高温合金时刀具磨损的研究

针对在不同的低温冷风方式下高速切削加工高温合金材料时涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具磨损的微观形貌,对刀具磨损机理进行研究,揭示低温冷风方式下高速切削时涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具磨损的规律。     

聚晶金刚石刀具振动切削不锈钢技术研究

使用聚晶金刚石刀具进行了超声波振动切削不锈钢的实验研究,研究了切削方式对切削力及已加工表面粗糙度的影响规律。通过对刀具磨损区微观形貌的观测,分析了PCD刀具切削不锈钢时的磨损机理。结果表明,化学磨损在金刚石刀具切削黑色金属时占主导地位。超声振动切削可明显减小切削变形、切削力及刀具磨损。     

金属车削刀具磨损研究现状

新材料和难加工材料的发展对金属加工制造提出更高的要求,如何在加工时更环保有效地使用刀具、保持加工精度和减小误差成为当前亟代解决的问题。本文论述了影响刀具磨损的因素、不同磨损机理以及刀具磨损模型的研究,总结了切削加工时影响切削界面温度、切削力的因素以及测量方法,并对刀具磨损的研究现状进行了归纳,指出了刀具磨损研究的发展趋势。     

高速轴向车铣45钢刀具磨损的研究

介绍了轴向车铣加工的特点,通过试验得到了高速轴向车铣加工45钢时刀具的磨损曲线,分析了在水冷和干切削时TiN涂层和金属陶瓷刀具的磨损特点,得出采用干切削更有利于延长刀具使用寿命,且TiN涂层刀具比金属陶瓷刀具更适合高速轴向车铣加工45钢.     

薄壁件精密切削有限元仿真研究

利用有限元软件Deform建立切削模型,对金属精密切削过程进行有限元仿真研究,分析切削进给量变化对切削温度、刀具磨损等的影响。对比分析得出切削进给量对切削温度和刀具磨损影响较大,其中对刀具磨损的影响最大。研究结果还表明,金属切削仿真能预测切削过程可能出现的一些切削现象,对实际工作具有重要指导意义。     

Tool Wear in Ultra-Precision Diamond Cutting of Non-Ferrous Metals with a Round-Nose Tool

Tool wear causes the loss of the original profile accuracy of the cutting edge and degrades the form accuracy of machined surfaces. The purpose of this research is to clarify the tool-wear mechanism and its effect on machining accuracy in ultra-precision diamond cutting with a round-nose tool. Controlled cutting tests of Al 6061 were performed on a two-axis, ultra-precision turning machine. Single-crystal diamond tools were used in the experiment. The tool-wear pattern was studied based on the observation of the wear zone using a scanning electron microscope. The topographic characteristics of the chips were examined and the effect of the micro-cutting geometry on the tool wear was investigated theoretically and experimentally. The mutual effects of crystallographic dependence of wear resistance of diamonds and the change in the cutting velocity during machining are believed to be the main reasons causing uneven wear along the cutting edge. Measures for reducing the effect of tool wear are also discussed.     

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.     

PCBN刀具的磨损机理和干切削GCr15时的磨损与寿命

研究了PCBN刀具的磨损机理和磨损形式。通过对干切削GCr15轴承钢时刀具的磨损形式及寿命进行试验研究 ,得出了工件硬度、切削速度对PCBN刀具磨损的影响规律以及工件硬度在临界硬度附近时刀具磨损速度最快的结论。加工两种硬度工件时的刀具寿命方程表明 ,切削速度对PCBN刀具寿命的影响小于对硬质合金及陶瓷刀具寿命的影响。     

在刀-屑界面持续润滑刀具切削45钢的性能及润滑机理

为提高刀具润滑性能,尽量减少切削液的使用,制备出在刀屑界面持续润滑的新型刀具,能够将切削液通过微通道直接输送到刀屑接触界面内部。采用该新型刀具与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下分别进行切削45钢试验,测量了切削三向力,对刀具前刀面磨损面进行SEM微观形貌分析及元素检测,分析了刀具的摩擦磨损特性及润滑机理。试验结果表明,与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下相比,刀屑界面持续润滑刀具能够有效减少切削过程中的摩擦磨损,而切削液用量只有传统浇注式切削的1/120。分析前刀面的元素可知,切削液能够更加深入到离主切削刃更近的区域,并能持续供给,这是该刀具具有更好的减摩抗磨效果的主要原因。尽管新型刀具的黏结情况大大缓解,但刀具的磨损机理仍然以黏结磨损和氧化磨损为主。     

前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁性能的影响

通过切削力、磨损和冲击切削试验,研究了前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁切削性能的影响。试验结果显示,刀具的第一前角对切削力的影响最大;在10°~15°范围内,刀具前角越大,切削力越低;棱带宽度大的刀片具有更加优异的耐磨损性能;具有正刃倾角的刀片显示出更优异的耐冲击性能。     

陶瓷刀具和PCBN刀具磨损形态的研究

对陶瓷刀具(CC650)和PCBN刀具(CB20)精车淬硬GCr15轴承钢时的刀具磨损形态及性能进行了对比试验；结合扫描电镜对刀具的磨损形态作观察；分析了刀具磨损特征及磨损机理。结果表明：刀具损坏的形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃及破损等；陶瓷刀具和PCBN刀具的前后刀面磨损形态不同于典型的磨损形态，陶瓷刀具主后刀面的磨损量要比PCBN刀具的磨损量小。但两种刀具均适合于淬硬钢的精加工工序。     

TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

陶瓷刀具高速干切削等温淬火球铁(ADI)磨损性能研究

采用陶瓷刀具(CC650)对等温淬火球墨铸铁(以下简称AD I)进行干式高速切削试验,用带有X射线能谱分析的扫描电镜观察刀具表面的磨损形貌,并对刀具磨损微区和工件表面成分进行定性分析,用X射线衍射仪对刀具、工件和切屑等试样进行物相分析,研究高速切削时陶瓷刀具磨损性能及磨损机制。结果表明:切削速度是影响刀具寿命的主要因素;CC650刀具高速干切削AD I时形成的刀具主后刀面和前刀面的磨损形态基本类似中、低速条件下磨损形态,主要区别在其磨损区域紧靠切削刃,最大磨损部位位于切削刃附近;CC650刀具高速切削AD I时切削温度高,其磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果,磨损机制主要包括磨料磨损、扩散磨损、粘结磨损和微崩。