Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁表面粗糙度研究

基于正交试验,采用Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁,研究切削速度、进给量和背吃刀量对表面粗糙度的影响及机制,为N型HT250的切削提供理论依据。结果表明:Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具切削N型HT250的表面粗糙度优于普通HT250,尤其在低切削速度(v_c=100 m/min)的情况下,N型HT250表面粗糙度更具优异性;对N型HT250表面粗糙度影响最显著的因素是进给量,其次是背吃刀量,切削速度对表面粗糙度的影响程度相对较小;表面粗糙度随着进给量的增加而显著增加,随着背吃刀量的增加先减小后增大,当a_p=1 mm时,表面粗糙度综合表现最佳。     

TiAlSiN涂层刀具高速干车削钛合金磨损机理研究北大核心

TiAlSiN涂层硬质合金刀具材料力学性能较好,探究了TiAlSiN涂层刀具高速干切削钛合金的磨损机理,为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导。采用TiAlSiN涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速干车削试验,研究两种切削速度(v=80、120 m/min)下刀具的磨损机理。结果表明:TiAlSiN涂层刀具前刀面主要磨损机理为粘结磨损和氧化磨损,在高速时(v=120 m/min)还存在扩散磨损;TiAlSiN涂层刀具后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和磨粒磨损;刀具在v=80 m/min时切削效果更好,切削速度越高,刀具磨损越严重。     

铍铜合金断续切削后刀面磨损机理研究

目的研究断续切削过程温度变化对刀具粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的影响。方法搭建了仿铣削加工的断续车削实验平台,采用热电偶法测量了断续切削过程中刀具后刀面在不同速度下的切削温度,利用带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察后刀面随速度变化的磨损形貌并分析后刀面磨损区域的元素组成,阐述了后刀面温度和刀具磨损之间的联系,研究了Ti AlN涂层硬质合金刀具断续切削铍铜合金C17200时的后刀面磨损机理。结果随着切削速度的增加,刀具温度在v=500 m/min出现峰值,温度越高,后刀面的涂层剥落和粘结磨损现象越严重,涂层剥落和粘结磨损现象在切削速度为500 m/min时最严重,而后随着刀具温度的降低而减缓,切削速度600 m/min时的涂层剥落和粘结磨损现象相比500 m/min时有所减轻。结论断续切削过程中,刀具持续性地经受"负载-卸载"、"升温-降温"产生的高温、冲击和加工环境的不稳定性,是引起粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的主要原因。涂层剥落和粘结磨损是导致铍铜合金断续切削刀具失效的主要磨损形式。     

硬质合金车削30Cr13不锈钢磨损机理研究

为了发现TiAlN基纳米涂层钨钴类硬质合金刀具车削30Cr13不锈钢时在不同切削速度下的干式切削磨损机理,借助光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析,对其磨损机理进行试验研究,试验结果表明:保持切削深度1.5mm、进给量0.2mm/r不变,当切削速度依次取υ=123m/min、υ=132m/min、υ=142m/min、υ=152m/min和υ=163m/min时,切削速度与刀具耐用度的关系呈现"驼峰曲线"性质,低速υ=123m/min时前刀面以粘附磨损为主,随着切削速度增加,切屑与前刀面紧密接触地方在磨料磨损、粘附磨损、扩散磨损、氧化磨损的共同作用下逐步形成"月牙洼"磨损,并随着切削速度的增加向切削刃方向扩展,υ=142 m/min时刀具耐用度最好,经济效益显著。     

纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具切削性能的研究（Ⅱ）

研究新型陶瓷刀具A15Zc和A20Z(c+m)切削淬硬40Cr合金钢时的切削性能,并与已经商业化的陶瓷刀具SG4的切削性能进行了对比。结果表明:刀具后刀面磨损量随切削深度的增加而增大,而切削速度对刀具后刀面磨损量的影响较小;在较小的切削深度下切削时刀具具有良好的切削性能,A15Zc和A20Z(c+m)的抗磨损能力都好于SG4刀具;刀具的主要磨损形态为前后刀面磨损,主要磨损机制为前刀面的黏结磨损和后刀面的磨粒磨损。     

奥氏体不锈钢车削时刀具磨损对切削因素和表面质量的影响研究

研究了奥氏体不锈钢车削加工过程中刀具后刀面磨损对切削力、切削温度、粗糙度及残余应力影响规律。试验结果表明:当刀具后刀面磨损在一定范围内,F_x与F_z随磨损量的增加而显著增大,而F_y基本保持不变;温度随刀具后刀面磨损量增加而显著增大;工件的表面粗糙度随刀具后刀面磨损量增大而增大;当车刀后刀面磨损为0.167 mm时,工件加工表面的残余应力最大。     

AISI 4340高强钢高速硬车削下PCBN刀具磨损机理

PCBN刀具在硬切削加工中磨损严重,探究PCBN刀具的磨损机理,能够为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导.采用PCBN刀具进行高速硬车削AISI 4340高强钢试验,研究不同切削速度下的PCBN刀具的磨损形式及磨损机理.通过对比三种切削速度(v=150 m/min、210 m/min、300 m/min)切削两种硬...     

Mo_2C添加量对Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷组织及其切削性能的影响

本文制备了不同Mo_2C含量的Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷,对比分析了其微观组织和机械性能以及对304不锈钢切削性能的影响。通过扫描电镜观察分析了微观组织的变化以及切削试验刀具后刀面磨损情况。利用阿基米德排水法、洛氏硬度计、维氏硬度压痕法、三点弯曲法分别测试了金属陶瓷的相对密度、硬度、断裂韧性以及横向断裂强度。结果显示,随着Mo_2C含量的增加,金属陶瓷的晶粒度减小,当添加量(质量分数,下同)为18%时出现小晶粒团聚扎堆;硬度和密度增加;断裂韧性和横向断裂强度先增加后减小,在添加量为12%时达到最大值;当添加量为12%时,刀具后刀面磨损量在100 m/min和80 m/min的切削速度下均为最低。     

涂层刀具高速车削铁基高温合金磨损机理研究

针对铁基高温合金GH2132,采用新型纳米级TiAlN和AlCrN的PVD涂层刀具进行高速干车削试验,研究刀具磨损率、磨损形式及磨损机理。研究表明:副后刀面磨损率大于主后刀面磨损率,随着切削速度提高,磨损率逐渐升高,在v=60～150m/min条件下磨损率较小,v=180m/min时磨损率较大;涂层刀具主要的磨损形式为正常前、后刀面磨损和边界磨损,以及非正常的剥落和崩刃,表现为次生粘结层的产生,刀尖切削刃处排列较整齐的沟壑和划痕;主要磨损机理为粘结磨损、磨粒磨损和氧化磨损。     

基于响应曲面法的钛合金干式车削工艺参数优化

为了提高钛合金干式车削加工质量,采用响应曲面法对主要车削工艺参数进行了优化,以工件表面粗糙度Ra和刀具磨损量VC作为评价指标,设计了切削速度、背吃刀量和进给量三因素的Box-Behnken实验模型。利用方差和拟合残差概率分布分析三因素的显著性及交互作用,并结合实验检验所建表面粗糙度和刀具磨损二阶响应预测模型的有效性。响应曲面法优化后的最佳工艺参数为:切削速度20 m/min、背吃刀量0.1788 mm、进给量0.1 mm/r,此时得到的表面粗糙度和刀具磨损量为1.031μm和155.6μm,与预测值的误差分别为:9.93%和1.58%。结果表明:基于响应曲面法的钛合金干式车削表面粗糙度和刀具磨损量预测模型准确有效。     

硬质合金刀具正交车铣TC4钛合金磨损形貌及机制分析

在车铣复合加工中心Mazak Integrex 200Y上,切削速度为v=150、200 m/min及干式切削条件下,采用硬质合金刀具H13A对钛合金TC4进行正交车铣(顺铣)磨损试验。研究表明高速正交车铣钛合金时,正常磨损阶段前刀面出现不同程度切屑黏结及积屑瘤,后刀面主要以黏结磨损为主,磨损相对均匀;急剧磨损阶段,前刀面切屑黏结加剧,形成连续切屑,缠绕刀具;后刀面由于黏结作用刀具材料被切屑黏结物带走,形成黏结凹坑。刀具磨损的主要原因为黏结磨损、氧化磨损,通过X射线电子能谱(XPS)证明刀具磨损表面有TiO_2、WO_3和Co_3O_4等氧化物生成,分析其对刀具磨损的影响。     

微波烧结Al_2O_3/TiC陶瓷刀具切削淬硬钢40Cr的试验研究

利用微波烧结技术制备了Al_2O_3/TiC陶瓷刀具AT33,通过连续干车削淬硬钢40Cr(50±2HRC)研究了刀具的切削性能和磨损机理,同时与热压烧结而成的Al_2O_3/TiC陶瓷刀具LT55和硬质合金刀具YS8作切削性能上的对比。体视显微镜,扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)被分别用来测量刀具后刀面磨损量,刀具形貌的观察以及成分分析。实验结果表明,在切削淬硬钢40Cr时,AT33刀具在三种切削速度(173/260/350m/min)下的刀具寿命都要高于LT55和YS8。刀具的磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损。微波烧结制备的陶瓷刀具展现了良好的抗磨损能力。     

煤矿大型高锰钢托轮的切削试验研究

采用新型复合SiC、复合Si3N4和TiN涂层刀具对用于露天煤矿大型拖轮的高锰钢进行了切削加工对比研究，测量了切削温度、后刀面磨损量与切削时间或切削速度的关系曲线，以及刀具前、后刀面显微磨损、破损形貌和化学变化。试验表明，复合SiC是切削高锰钢的较理想的刀具，在切削效率和经济效益上均优于TiN涂层刀具和复合Si2N4刀具。     

硬质合金刀具磨损对Ti60铣削表面完整性的影响

刀具磨损是影响材料加工表面质量的重要因素。利用后刀面磨损量V_B分别为0、80、213、286、392μm的K44硬质合金球头铣刀对Ti60钛合金进行铣削实验,测试在不同刀具磨损状态下加工表面的粗糙度、表面形貌和纹理、残余应力、显微硬度和微观组织,分析了Ti60铣削表面完整性与刀具后刀面磨损量V_B之间的关系。结果表明：随着后刀面磨损量V_B的增加,表面粗糙度由0.683μm变化为1.554μm,表面形貌和表面纹理也随着刀具磨损量变化呈现出不同的特征,表面残余应力与显微硬度增加,残余应力层深度和硬化层深度分别达到35μm和40μm,表层微观组织中丛域状α沿着铣削加工进给方向发生了一定程度的扭曲变形,塑性变形层厚度由3μm增加至8μm。     

TiN涂层硬质合金刀具切削高锰钢的磨损破损研究

测绘了切削温度、后刀面磨损量与切削时间或切削速度的关系曲线,分析了刀具前、后刀面显微磨损、破损形貌和化学变化。结果表明,TiN涂层硬质合金刀具切削奥氏体高锰钢时耐磨性优于单一硬质合金刀具,且适于低速切削(小于30m/min)。TiN涂层刀具的磨损、破损机制包括:低速长时间切削时刀尖塑性流动扩展为平行于前刀面的脆裂;中速切削时刀头平行于前刀面脆裂和进而的扩散磨损;高速切削时刀头的韧性断裂。     

碳纤维/树脂基复合材料高速铣削的刀具磨损机理

采用涂层(Ti CN,Ti Al N)与无涂层超细晶粒硬质合金立铣刀对碳纤维/树脂基复合材料进行高速铣削试验,研究了刀具后刀面磨损带扩展及刀具磨损规律,并探讨了切削力、毛刺随着刀具磨损的变化趋势,观察了刀具的微观磨损形貌,分析了刀具的磨损机理。结果表明:在相同的切削条件下,无涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最大,毛刺扩展严重,后刀面主要发生磨粒磨损,由于黏着磨损和氧化磨损对切削刃的弱化作用,主切削刃发生了微崩刃;Ti CN涂层刀具后刀面主要发生磨粒磨损,并伴随有黏着磨损和轻微的氧化磨损,失效形式为剥落和微崩刃;Ti Al N涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最小,毛刺扩展缓慢,更适合碳纤维复合材料的加工。其后刀面主要发生了磨粒磨损,其失效形式为剥落。     

刀片槽型对GH4169车削寿命的影响

本文从刀片槽型结构出发,通过调节刃带宽度和刀具前角设计四款不同槽型刀片,对GH4169进行车削试验。通过测力仪(Kistler 5070)测量刀片切削力和超景深显微镜(Easson)观察刀具的磨损形貌,分析刀片的受力曲线和磨损曲线。试验表明:切削速度在45~85 m/min范围内,随着切削速度的增加,不同槽型刀片切削力都是先增大后减小;相同参数条件下,刀片槽型前角越大,剪切变形减小,受力越小;切削速度较低时,3°~15°前角范围内,刀具刃口强度好的刀片寿命好;切削速度较高时,通过增大第一前角和切削刃强度有助于提高刀具寿命;切削速度45 m/min时,刃口强度好的SNR1槽型切削寿命好;切削速度65 m/min,槽型最锋利且有加强筋强化切削刃的SNR4槽型切削寿命好;切削速度85 m/min,刃口强度和前角都较大的SNR2槽型切削寿命好。在本文切削速度范围内,SNR2能较好的满足使用要求。     

PCBN刀具断续干式切削ADI时切削力与寿命的研究

选用DBW85、DBC50、BN250、BN700四种牌号的PCBN复合片刀具断续干式车削等温淬火球墨铸铁(ADI),测定了在相同几何参数下的切削力和在不同速度下的刀具寿命。试验结果表明:(1)在所选用四种牌号PCBN刀具中,高CBN含量的BN700和DBW85断续加工ADI的性能,要优于低CBN含量的BN250和DBC50,其中DBW85性能最好。(2)高CBN含量的BN700和DBW85加工ADI时,切削速度可选择偏高一些,一般要大于130m/min,低CBN含量PCBN刀具加工ADI时,切削速度要选择偏低一些,在100m/min左右。(3)黏结剂中添加W元素可以有效抑制PCBN刀具切削ADI时的化学磨损,改善刀具韧性,有利于ADI的断续切削。     

PcBN刀具连续车削淬硬钢性能的研究

为了研究PcBN刀具在干式连续车削条件下刀具的性能,选用两种不同的PcBN刀具,在不同切削速度及不同工件硬度条件下,对淬硬钢进行车削试验。在此基础上,对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观察,分析了刀具的失效机理。结果表明:切削速度对刀具的切削寿命影响很大,随着切削速度的增加刀具寿命几乎线性下降。硬度也是影响刀具切削寿命的重要因素之一,当v190 m/m in时,刀具切削硬度为(64±1)HRC工件的寿命比相同条件下切削硬度为(61±1)HRC工件的寿命下降约40%~60%。刀尖温度随着切削速度的增加不多,切屑温度要比刀尖温度高出许多。在本试验中,刀具的失效判据为崩刃或后刀面平均磨损超过0.3 mm。     

加工镍基高温合金切屑塑性侧流实验研究

通过聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具直角自由切削加工镍基高温合金实验,研究了切削速度、进给量、刀具磨损状态、刀具几何参数及刀具材质对切屑塑性侧流的影响,探讨了切屑塑性侧流对刀具磨损的影响。实验结果表明:切削速度、进给量、刀具磨损及负倒棱角度对切屑塑性侧流影响较大,刀具材质及刃口钝化影响很小;切屑塑性侧流现象在低速、较大进给量、较大负倒棱前角以及刀具磨损量较大的条件下比较明显,且当速度超过某值(v=62.4 m/min)时,切屑侧流达到稳态;切屑塑性侧流产生的锯齿形毛刺是刀具前刀面两侧产生沟槽磨损的主要原因。