高速车铣高强度钢刀具磨损的研究

介绍了车铣加工的特点,通过试验得到了高速车铣高强度钢时刀具的磨损曲线,在此基础上对刀具的磨损进行了研究,得出了在高速车铣中 TiN 涂层刀具比金属陶瓷刀具更适合切削高强度钢的结论.     

湿式高速车铣时TiN涂层刀具的磨损机理研究

研究了在水溶性冷却液浇注冷却条件下，用TiN涂层刀具高速车铣D60钢时刀具的磨损机理和磨损特性。切削过程中涂层剥落是造成刀具损坏的主要原因。涂层剥落后，切削区产生的瞬时热量聚集使基体粘结相软化，从而导致硬质相颗粒脱落和基体的剧烈磨损。     

干式高速车铣时金属陶瓷刀具磨损机理研究

研究了干式高速车铣D60钢时金属陶恣刀具的磨损机理和磨损特性。与水溶性冷却液浇注冷却的湿式高速车铣相比,干式高速车铣D60钢时,金属陶瓷刀具有更高的耐磨性。硬质相颗粒的脱落是干式高速车铣D60钢时金属陶瓷刀具磨损的主要原因。     

高速干切削时金属陶瓷刀具磨损的试验研究

对金属陶瓷刀具高速干切削45钢时的磨损情况进行了试验和分析。结果表明,进给量对金属陶瓷刀具后刀面磨损的影响与切削速度和刀具磨损形态密切相关,对刀具寿命的影响与低速湿切削时存在较大差异。     

冷却方式对H13A硬质合金切削性能试验分析

在MAZARK车铣加工中心和高速铣床上选用切削速度150m/min和200m/min进行顺铣干/湿切削加工,采用H13A硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速车铣和高速铣削加工试验。分别对比分析两种加工方式下冷却方式不同时的刀具磨损形态,结果表明:干切削时,无论正交车铣或高速铣削,刀具都是以粘结磨损为主;正交车铣干切削时,刀具表面有较多的切屑粘结物,易形成积屑瘤;切削液条件下,刀面粘结物相对减少,切屑粘走刀具材料,形成较多的粘结凹坑;铣削干切削时,粘结到刀面的切屑较正交车铣少,但切屑粘走刀具材料更为严重,前刀面出现较深的月牙洼,采用切削液时前刀面出现层状剥落。试验表明,当金属切除率一定时,正交车铣干切削金属切出总量最大,刀具寿命最长,湿切削加工时刀具寿命较短,切削液对刀具磨损形态和刀具寿命影响较大,可能与热交变应力和Co元素流失有关。试验结果表明,H13A刀具正交车铣钛合金干切削时切削性能较好。     

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。     

硬质合金刀具高速车铣和铣削TC4钛合金磨损试验对比

采用H13A未涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速正交车铣和铣削试验,并从刀具磨损破损形态、磨损机理及其寿命等方面进行对比分析。研究表明:高速正交车铣和铣削钛合金时,前、后刀面主要以粘结磨损为主,车铣加工时在切削刃口易形成积屑瘤及连续切屑,但对刀具材料粘结较轻;高速铣削时,对刀具材料粘接较重,在前刀面刃口附近形成凹坑及崩刃;后刀面最大磨损的位置不相同。试验对比了相同切削条件时刀具使用寿命,结果表明采用正交车铣加工可以获得更长的刀具使用寿命。     

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,在顺铣干切和切削液条件下,在v=150和200 m/min两种切削速度下,采用未涂层硬质合金H13A和涂层硬质合金S30T分别对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0.3 mm时,S30T涂层硬质合金在切削速度为150 m/min时,切削路程相当,切削液对刀具寿命的影响不明显,切削速度为200 m/min时,切削液条件下,刀具的寿命延长,但随着切削速度的提高,刀具寿命剧降。H13A未涂层硬质合金在两种切削速度下,切削液条件下,刀具寿命比干切削短,切削液加剧了刀具磨损,缩短刀具寿命,并得出H13A未涂层硬质合金更适合正交车铣TC4钛合金的结论。试验还研究了轴向进给量fa变化对H13A未涂层硬质合金正交车铣TC4钛合金刀具寿命的影响趋势,生产中应兼顾生产率和刀具寿命,合理选择轴向进给量。     

正交车铣高强度钢的刀具耐用度及磨损机理研究

通过TiN涂层硬质合金端铣刀正交车铣58SiMn高强度钢的刀具磨损试验,建立了刀具耐用度T-(vc,fa,fz)关系泰勒公式,分析了各切削用量对刀具耐用度的影响关系;对正交车铣刀具的磨损研究表明刀具表面材料的疲劳—剥落和切削刃微崩以及在高温下刀具材料中的元素与周围介质发生的化学反应磨损等是造成刀具磨损的主要原因。     

高速车削300M高强度钢涂层刀具失效机理研究

选用不同涂层刀具进行高速切削300M钢试验,利用工具显微镜和电子扫描显微镜(SEM)观察刀具磨损形貌,并利用线扫描进行元素扩散分析,揭示刀具失效机理。研究结果表明:金属陶瓷基涂层刀具高速切削时,切削速度不宜超过240m/min;硬质合金基涂层刀具可在300m/min以上高速切削300M钢,其中CVD-Ti CNAl2O3厚涂层的高速切削性能更高,切屑塑形变形较小;涂层刀具切削300M钢的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,涂层剥落、崩刃、微裂纹、粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损是刀具失效的主要原因。     

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。     

不同涂层刀具切削淬硬H13钢加工性能研究

为了研究不同涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了多层Ti化合物涂层、TiAlN涂层以及MTTiCN厚Al_2O_3TiN涂层材料刀具车削加工淬硬H13钢试验,分析了不同的涂层材料刀具与切削力、切削温度、涂层刀具磨损以及刀具寿命的关系。研究得出:多层Ti化合物涂层刀具受到三个方向的力都大于其它两种涂层的刀具,而且切削温度最高;用TiAlN涂层刀具切削时温度最低;切削过程中三种刀具后刀面磨损程度不同,发现多层Ti化合物涂层刀具磨损最为严重,寿命最短;MT-TiCN厚Al_2O_3Ti N涂层材料刀具比多层Ti化合物涂层刀具寿命长30%;TiAlN涂层刀具的切削寿命最长比多层Ti化合物涂层刀具寿命长45%。     

A comparative study of multilayer and functionally graded coated tools in high-speed machining

Multilayer-coated tool systems have been effective in controlling mechanical and thermal loads, especially in high-speed cutting regime. In this study, cutting performance of tungsten carbide tools with restricted contact length and multilayer chemical vapour deposition deposited coatings, TiCN/Al₂O₃/TiN (in series) and TiCN/Al₂O₃–TiN (functionally graded), was investigated in dry turning. Cutting tests were conducted on low carbon alloy steel AISI/SAE 4140 over a wide range of cutting speeds between 200 and 879?m/min. Results including cutting forces, chip compression ratio, shear angle, contact area inclusive of sticking and sliding phenomena and tool flank wear are presented. In particular, prediction of heat partition into the cutting tool inserts was carried out using a combination of experimental tests and the finite element method. The results show that coating layouts and cutting tool edge geometry can significantly affect heat distribution into the cutting tool. The paper clearly shows the role and potential benefits of applying different top coats on the rake and flank faces with regards contact phenomenon, impact on thermal shielding and tool wear. An appropriate coating layout selection is crucial in controlling tool wear, especially in high-speed machining.     

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。     

Wear behavior and cutting performance of nanostructured hard coatings on cemented carbide cutting tools in hard milling

The influence of nanolayer AlTiN/TiN and multilayer nanocomposite TiAlSiN/TiSiN/TiAlN hard coatings on the wear behavior and cutting performance of carbide cutting tools was investigated in face milling of hardened AISI O2 cold work tool steel (∼58 HRC) at dry conditions. Characterization of the coatings was performed using nanoindentation, scratch test, reciprocating multi-pass wear test. The chips forming during cutting process were also analyzed. Results showed that abrasive and oxidation wear are dominant tool failures. The nanolayer AlTiN/TiN coating gives the best adhesion to the substrate, the best wear resistance in machining and thus provides the longest lifetime with carbide inserts.     

氮化碳涂层刀具干式切削研究

通过与传统湿式切削加工的对比,介绍了金属干式切削加工的技术优点和发展趋势,分析了氮化碳涂层刀具的特点。通过干式切削淬火钢的试验,分析了涂层刀具干式切削加工的技术特点及刀具的磨损机理。试验表明,氮化碳涂层能够很好地保证干式切削的进行,涂层一旦磨损,刀具很快磨损;切削参数中切削速度对刀具寿命影响最大。     

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。     

涂层硬质合金刀具干式切削淬硬钢的试验研究

通过采用涂层硬质合金刀具对淬硬 4 5钢硬态干式切削试验 ,分析硬态干式切削淬硬钢的特点 ,研究了涂层硬质合金刀具及其几何参数的优化 ,讨论了涂层硬质合金刀具磨损形式、刀具耐用度及加工表面粗糙度 ,得出了可应用于实际干式切削加工的切削条件和参数     

CrAlTiN梯度涂层高速钢刀具的切削性能研究

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀PVD涂层工艺在高速钢麻花钻上沉积了CrA lTiN梯度涂层。在干式切削条件下,对45#号钢和30CrMnS iA钢进行了钻削试验。通过涂层与未涂层钻头的寿命、磨损和切削力等试验比较,表明CrA lTiN梯度涂层钻头的切削性能远优于未涂层钻头,是一种极有发展前途的刀具涂层。