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.     

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。     

不同刀具硬铣削3Cr13Cu不锈钢的切屑形态及磨损性能

采用金属陶瓷刀具和硬质合金涂层刀具对硬度为44 HRC的淬硬3Cr13Cu不锈钢进行了铣削试验,研究了两种刀具在不同的切削速度下铣削时形成的切屑形态和刀具前后刀面的磨损情况。结果表明:切屑形态受刀具导热性能的影响,金属陶瓷刀具导热系数小,所以易于形成锯齿形切屑;锯齿形切屑的形成对金属陶瓷刀具磨损有较为明显的加速作用,锯齿间距越小金属陶瓷刀具前刀面磨损面积越大,而对硬质合金刀具的磨损影响较小;同一铣削距离,金属陶瓷刀具的后刀面磨损随着切削速度的增加而增大,而对于硬质合金涂层刀具,后刀面磨损量随着切削速度的增加先减小后增大。     

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。     

不同材料和刀尖圆弧半径刀具加工TC4钛合金的表面质量及刀具磨损行为

采用聚晶立方氮化硼(PCBN)、TiAlN涂层硬质合金(2种刀尖圆弧半径)和Al_2O_3+TiC涂层硬质合金等3种刀具车削TC4钛合金工件,测试了刀具后刀面磨损宽度和工件表面粗糙度,观察了刀具的磨损形貌并分析了磨损机制;同时,研究了刀尖圆弧半径对工件表面粗糙度和切屑形貌的影响。结果表明:TiAlN涂层硬质合金刀具具有比其他2种刀具更长的使用寿命,且加工后工件的表面粗糙度最小、表面质量最好,其磨损形式主要为磨粒磨损和黏结磨损;PCBN刀具的失效形式主要为前刀面和后刀面崩塌,而Al_2O_3+TiC涂层硬质合金刀具的磨损形式主要为扩散磨损;刀尖圆弧半径的增大有利于提高TiAlN涂层硬质合金刀具的断屑能力以及加工工件的表面质量。     

硬质合金立铣刀铣削Cr12MoV淬硬钢的刀具使用寿命研究

针对模具高硬材料Cr12Mo V淬硬钢台阶面铣削过程中刀具磨损、破损严重的问题,使用硬质合金立铣刀进行了Cr12Mo V淬硬钢的铣削正交试验。采用二次元影像测量仪观察刀具的主要磨损形态与破损形式,得出刀具的磨损形态主要是前刀面磨损和后刀面磨损,破损形式主要是刀尖崩碎;通过多元线性回归方法建立了刀具使用寿命的经验公式,运用极差法分析了各铣削参数对刀具使用寿命的影响程度,同时应用F检验方法分析了模型的拟合程度,在综合考虑刀具使用寿命和加工效率的前提下进行了铣削参数优选,研究结果为提高硬质合金立铣刀刀具使用寿命的研究提供了理论依据。     

硬质合金涂层的效能

硬质合金刀具的前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损,在不同涂层厚度和不同切削速度时,磨损程度不同,直接影响刀具的使用寿命,对硬质合金涂层刀具前刀面月牙洼磨损以及后面磨损的图像特征分析表明,涂层降低了刀具与其加工零件之间的摩擦系数,使刀具表面的凹凸不平处发热,从而限制了浅层表面的磨损,提高了硬质合金涂层刀具的耐磨性,增加了刀具的切削速度,延长了刀具的使用寿命。     

CN35硬质合金涂层刀具高速车削淬硬钢的磨损与破损形态

借助于扫描电镜照片和能谱分析,对高速车削淬硬45钢时CN35硬质合金涂层刀具的失效形态及其机理进行了观察和分析。结果显示,在高速切削条件下,涂层刀具的失效形态主要分为破损与磨损两种,刀具正常磨损失效过程仍然遵循常规切削条件下三个阶段的程序。刀具破损失效发生在低速切削阶段,且随着切削速度的提高,破损部位由后刀面转移到前刀面;高速切削时,刀具失效形式倾向于后刀面磨损、边界磨损和切削刃斜面磨损,因高热、粘结、疲劳、氧化、扩散和热裂等原因造成刀具切削功能丧失。     

涂层刀具切削铁基粉末冶金复合材料时的磨损机理

研究了切削NbC颗粒增强铁基粉末冶金复合材料时的刀具磨损性能及其机理.研究表明,涂层刀具的耐磨性稍优于超细晶粒及普通硬质合金刀具,涂层刀具前刀面主要发生磨粒磨损,由此引起涂层的剥落和前刀面月牙洼的形成,最终导致刀尖部位产生崩刃,而后刀面磨损主要由磨粒磨损引起.此外,加工过程中刀具还会产生轻微粘结磨损.     

TiAlN涂层硬质合金刀具铣削35CrMoSiV钢的切削性能研究

采用有和无PVD TiAlN涂层的细晶硬质合金铣刀对35CrMoSiV合金钢进行了干式端面铣削试验。分别测量了有、无涂层情况下铣刀后刀面径向磨损量和加工槽的表面粗糙度,通过光学显微镜观察了切屑,利用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDX)分析了后刀面的磨损形态。研究结果表明:TiAlN涂层明显提高了硬质合金刀具的切削性能;硬质合金刀具后刀面磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,而涂层损伤是粘着磨损、剥层和氧化磨损共同作用的结果;在正常工作区内,提高铣削的转速和进给量,有利于减轻刀具的粘着,提高切削效率和质量。     

硬质合金切槽车刀性能分析

运用有限元方法对钛合金环槽车削过程进行数值模拟计算,得到硬质合金切槽车刀表面的温度,并应用Usui磨损理论计算刀具磨损速率。通过改变切削速度和进给量,获得不同工艺参数下刀具最高温度及刀具前刀面磨损速率。对环槽车削过程的热力耦合模拟结果进行分析,获得刀具切削过程中的温度及磨损速率的变化规律。结果表明,刀具温度和刀具前刀面磨损速率与工艺参数之间存在密切关系,合理选择工艺参数能有效提高硬质合金切槽车刀的性能。     

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。     

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。     

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。     

PCBN刀具负倒棱宽度对磨损的影响分析

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具车削V571材质粉末冶金气门座圈,研究负倒棱宽度对刀具磨损的影响规律。采用单因素试验法,在不同PCBN刀具负倒棱宽度下进行切削。结果表明,负倒棱宽度为0.10mm的PCBN刀具有更小的磨损和更长的刀具耐用度。     

PCD刀具磨损形式分析

通过对PCD刀具的前刀面磨损形态、刃口磨损形态、后刀面摩损形态及刀具脆性破损形态等几种典型磨损形式进行分析 ,系统研究了PCD刀具的磨损形式和规律 ,并对其磨损机理进行了较深入的研究     

渐变强化刃刀具硬切削过程切屑流动和刀具磨损研究

刃口倒棱结构在提升切削刃强度的同时也进一步增大了切削过程中的热力载荷,进而影响着硬切削加工的切屑流动、刀具磨损和加工表面质量。利用高速摄影方法,对比分析了渐变强化刃和定值倒棱两种结构PCBN刀具的切屑流动特性,发现渐变强化刃结构具有协调切屑流动的作用,能有效地解决硬切削过程切屑积聚问题。结合硬切削试验,开展了渐变强化刃刀具磨损特性研究,结果表明：与定值倒棱刀具相对集中的磨损带不同,渐变强化刃刀具磨损区域则更为狭长,后刀面磨损带呈现为长三角形,具备了更为优异的刃口保持性和耐用度,当进入到刃形改变阶段,其磨损机制由磨粒磨损机制逐渐变化为磨粒、氧化和扩散等多种机制的混合形式。渐变强化刃结构刀具在改善切屑流动和提升刀具耐用度方面均体现出了明显的优势,具备了良好的推广应用前景。     

PCBN刀具的磨损与最佳切削速度的研究

PCBN刀具磨损机理一直都被人们所关注,本文通过PCBN刀具切削淬硬合金钢42CrMo的实验,利用扫描电镜对切屑及刀具磨损进行能谱分析,找出PCBN刀具磨损与切削速度的关系。     

刀具状态监测技术在发动机加工过程中的应用

为解决定时换刀出现的刀具过度磨损问题,研究了刀具状态监测技术相关理论及参数标定方法,并在发动机加工过程中进行了应用验证。结果表明,采用基于电机电流的刀具状态监测技术可在现有条件下准确监测刀具的磨破损状态,提高刀具利用率,防止出现批量不合格工件,保护机床主轴和夹具等部件。     

基于过程能力和成本的刀具策略研究

由于刀具磨损过程存在趋势项,传统的过程能力指数将变得不可靠。本文使用刀具磨损过程的能力指数,得到满足顾客要求的最小过程能力指数的换刀时刻。使用Bernste in概率密度函数描述刀具寿命和刀具磨损过程的一般特征,考虑质量损失、换刀成本、由于刀具的突然失效引发的惩罚成本及刀具的残留价值,结合过程能力和成本,提出了用于确定最佳刀具初始状态和换刀时刻的模型。在实际生产中,该模型提供了一种离线刀具管理方法。