高速钢涂层刀具的切削和摩擦学性能研究

采用非平衡磁控溅射离子镀方法,对高速钢刀具表面进行了涂层沉积处理,研究了表面涂层的显微形貌、物相组成和涂层的摩擦磨损性能,并对比分析了无涂层和有涂层刀具的切削性能。结果表明,高速钢表面的涂层组织致密、均匀,实现了与基体的良好冶金结合;不同偏压下涂层的物相均为Cr、Cr_2N、Cr N和Fe_3Mo_3N;高速钢刀具表面涂层在使用温度为600℃以下时具有较高的抗热摩擦磨损性能,而在温度为600℃以上时抗热摩擦磨损性能相对较差;高速钢刀具表面进行的非平衡磁控溅射离子镀沉积处理涂层,可以对切削刃起到良好的保护作用,并可以抑制或者减少刀具的磨损。     

数控机床切削刀具的耐磨性能研究

为了提高数控机床切削刀具的耐磨性,对数控机床切削刀具车削加工300M钢的磨损过程和磨损特征进行了观察和研究。结果表明,数控机床PCBN刀具随着切削时间的延长,磨损量呈现单调递增的趋势,整个切削过程中没有发生大块崩刃的现象;在正常磨损情况下,随着切削时间的延长,发生在数控机床切削刀具上的磨损主要为磨粒磨损,此外还有粘结磨损和氧化磨损特征。     

机械加工刀具的成分设计与切削性能研究

对比分析了陶瓷刀具和聚晶立方氮化硼刀具在不同切削加工参数下的硬态切削表面性能,并分析了刀具表面的磨损形貌特征。结果表明,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度都随着切削速度和后刀面磨损程度的增加而降低;随着进给量的增加,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度逐渐上升;切削深度对刀具表面粗糙度的影响不大。CBN刀具的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

多切削刃刀具磨损特性分析及改善措施研究

为了研究刀具多刃参与切削加工过程中两相邻直线切削刃的过渡圆弧处磨损过于严重的原因,从而提出减少圆弧刃的磨损程度的改善措施.利用有限元软件Deform-3D,以滚刀三维模型为例,通过合理简化有限元模型,分析了多切削刃切削过程中切屑的流动状态及压强和热力场.仿真结果表明:造成多切削刃刀具圆弧刃磨损严重的最主要原因是该处散热差,热积累严重；增加圆弧刃半径和给刀具添加特定涂层可以改善该处散热,减小圆弧刃磨损.该研究结果对多切削刃刀具的设计和制造有一定指导意义.     

超声波振动切削刀具磨损的研究

以单因素试验及考虑交互作用的三因素三水平正交试验为基础，对ＹＧ６Ｘ，ＹＷ１，ＹＴ１５刀具超声振动车削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢工件后刀面磨损的影响因素进行研究与分析。     

刀具磨损及涂层刀具抗磨机理探析

通过考察金属切削过程的观变形对刀个的的作用，分析了刀具的磨损类型及其磨损机理。综合国内外涂层刀具的研究成果，运用现代磨损理论，阐明了涂层刀具的抗磨机理。     

刀具磨损对PCBN刀具切削过程的影响

本文研究了ＰＣＢＮ刀具切削淬硬高速钢的刀具磨损形态、耐磨性能、考察了ＰＣＢＮ刀具的“自锐”行为及其对刀具切削机理和加工表面粗糙度的影响，并分析了ＰＣＢＮ刀具的破损问题，ＰＣＢＮ刀具在较低的速度下切削淬硬高速钢时有副切屑形成，本文认为副切屑的形成和消失与积屑瘤无关而与切屑温度有关。     

切削刀具表面涂层及耐磨性能研究

采用磁控溅射的方法,在通用高速钢切削刀具W6Mo5Cr4V2基材上制备了CrAlTiN涂层,研究了不同氧化温度下涂层的表面形貌、摩擦系数、硬度、结合力和抗摩擦磨损性能。结果表明,切削刀具表面CrAlTiN涂层的组织均匀致密,没有发现明显气孔或者裂纹缺陷的存在,CrAlTiN涂层厚度约为2.4μm,涂层与基体界面结合良好;随着氧化温度的升高,涂层的磨损率逐渐升高,在氧化温度为400℃以下时涂层的磨损率变化并不明显,而在氧化温度高于400℃时涂层的磨损率增加幅度较大;CrAlTiN涂层适宜的使用温度为700℃以下,此时的涂层具有良好的抗热摩擦磨损性能。     

硬质合金微细刀具多种硬质涂层的研究

不同的刀具涂层具有不同的特性,为了寻找一种综合性能适用于微细刀具表面涂覆的涂层,本文在微细刀具基体材料硬质合金表面涂覆了包括微米金刚石(MCD)、纳米金刚石(NCD)、微纳米金刚石(MNCD)、普通类金刚石(DLC),含氢类金刚石(DLC-H)、四面体非晶碳类金刚石(TaC)薄膜及其复合薄膜在内的16种硬质薄膜。采用扫描电镜、三维白光干涉仪、洛氏硬度计、自制动载荷冲击试验机和摩擦磨损实验机分别表征了薄膜的微观表面和截面形貌、表面粗糙度、静和动载膜基结合强度及干摩擦学性能。实验发现,TaC薄膜虽在静和动载荷作用下,其膜基结合强度逊于DLC和DLC-H薄膜,但其表面光洁度,摩擦学性能明显优于DLC和DLC-H薄膜,可作为优秀的表面涂层。同时,将TaC薄膜与MNCD薄膜相结合,所得的MNCD+TaC薄膜兼具了底层MCD耐磨,中间NCD吸收冲击载荷,表层TaC薄膜光洁的优点,在所有薄膜中具有最低的摩擦系数和磨损率。     

切削铸铁的复合刀具及涂层刀具

介绍了复合材料的特点和影响铸铁材料切削性能的因素.切削铸铁的复合刀具包括:PCBN刀具、氧化物复合刀具、氧化物/碳化物复合刀具和金属陶瓷复合刀具.切削铸铁的复合刀具涂层的制备方法可以是气相沉积、电火花沉积和离子注入.     

不同C/N源对MT-TiCN涂层形貌及刀片切削性能的影响

本文采用不同的C/N源在硬质合金刀片上成功沉积了3种不同晶粒尺寸的MT-TiCN涂层,通过SEM分析了MT-TiCN涂层晶粒形貌。实验结果表明在TiC_(l4)-H_2-N_2-CH_3CN-C_2H_4体系中,改变混合气体中CH_3CN和C_2H_4的配比能够有效的控制MT-TiCN涂层的晶粒的尺寸,并随着C2H4含量的增加,涂层晶粒更加纤细。3种MT-TiCN涂层与相同的AlTiCNO过渡层、Al_2O_3涂层形成3种涂层刀片,对其进行喷砂后处理,并对3种涂层刀片进行切削实验分析。从切削实验结果可以得出MT-TiCN涂层柱状晶粒越纤细均匀,涂层刀片更加耐磨,抗冲击性能更加优异。     

涂层技术与现代切削刀具的互动发展

近几年来,在经济全球化背景下,我国的制造业获得了空前发展的机遇,而现代切削刀具成了提升制造业技术水平的关键因素之一,不断提高的切削加工要求和被加工材料的能级以及减少切削加工对环境污染等有力地推动了用于现代切削刀具涂层技术的发展.膜系材料多元合金化,涂层工艺组合的多样化中出现的TiAlN、TiAlCN、CrSiN等多元复合涂层和多层涂使刀具获得了高耐磨、低摩擦、热稳定性好和抗氧化能力强等良好的综合性能,大大提升了现代切削刀具的性能;纳米组分和纳米薄膜涂层的显微结构使得难加工材料的切削得到了新的解决办法;金刚石涂层和类金刚石涂层(DLC)在加工石墨零件和纤维增强等非金属材料和有色合金材料方面取得了良好的效果.为适应涂层工艺的发展,涂层的工艺装备亦实现了集成化、模块化和智能化.使涂层技术日趋个性化.涂层技术的发展也使现代切削刀具发展为一项高技术含量的产品,充分体现了两者发展的互动性.     

PcBN刀具在加工合金方面的应用与研究

介绍了PcBN烧结及特性,并介绍了影响PcBN刀具性能的影响因素及当今作为加工难切削合金刀具来实现以车代磨、以铣代磨的不可替代性。论述了国内外PcBN刀具在加工合金方面的应用研究与进展,尤其是在加工钛合金和镍基高温合金方面,认为国内对PcBN刀具加工钛合金的研究还处于初级阶段,研究人员比较少,研究内容还不全面,重点是保证切削效率和切削质量的前提下延长刀具寿命;在切削镍基高温合金方面重点是提高切削效率;且PcBN刀具也适于加工钨基合金、铝合金、模具钢等。     

切削速度对切屑形态和加工表面微观形貌的影响

为了研究钛合金车削过程中切削速度和切屑形态特征对已加工表面微观形貌的影响。采用硬质合金涂层刀具车削钛合金TC4,研究了切削速度对切屑形态特征、已加工表面粗糙度和轮廓最大高度的影响规律,分析了切屑底部毛边形貌、已加工表面形貌与表面粗糙度三者之间的关系。结果表明:在切削速度40~120m/min时,切屑底边出现锯齿形毛边,且随切削速度增大锯齿越明显。切屑底部锯齿毛边的形成是造成已加工表面波峰损伤形成的主要原因。影响已加工表面粗糙度的微观形貌特征包括硬质颗粒、粘结现象和波峰损伤。因此,为了获得高质量的加工表面,加工参数选择时必须规避硬质颗粒和严重的粘结现象,并控制切屑底部毛边形态特征。     

基于多色集合理论的数控加工刀具优化选择研究

基于建立刀具选择的关系模型并以围道布尔矩阵的形式表示,通过多色集合中着色的逻辑运算,找到满足加工条件的候选刀具集合并对其进行模糊优选;综合考虑换刀时间,加工顺序以及其它相关加工信息对刀具选择的影响,使选择刀具在整体上达到最佳化。