氧化锆陶瓷车削中刀具表面微织构参数对切削性能的影响

利用飞秒激光加工技术在硬质合金车刀后刀面加工出不同宽度和间距的沟槽型表面织构。通过氧化锆陶瓷材料干切削试验,研究织构化刀具磨损机理,分析织构参数对切削力和刀具磨损量的影响规律。实验结果表明：具有合理参数的后刀面织构化刀具能够明显降低切削力,减少刀具磨损。沟槽型织构通过储存切屑、稳定黏结物和对已加工表面上硬质点的二次切削作用,降低刀具后刀面的黏着磨损和磨粒磨损。织构的二次切削作用会导致切削力增大,与织构的减摩作用共同影响切削力。     

微织构刀具织构参数优化仿真研究

高温镍基合金在切削加工过程中,较大的切削力会产生较高的切削温度,造成刀具磨损严重、加工表面质量差等加工难题。在刀具前刀面加工区域,设计微观织构(微织构)可以改善切削加工中刀-屑接触面的摩擦润滑状态,从而改善刀具的切削性能。采用有限元仿真软件对正弦型微织构刀具进行切削镍基合金的仿真实验,通过正交实验研究正弦型微织构刀具的织构刃边距、织构宽度、织构间距、正弦曲线幅值和周期长度5个织构参数对刀具切削性能的影响,并优化了正弦型微织构刀具的织构参数。结果表明:正弦型微织构刀具的主切削力降低程度与织构参数密切相关,且织构参数对主切削力大小的影响程度依次为:织构刃边距织构间距织构宽度正弦曲线幅值周期长度。优化后得到的刀具切削力、切削温度和断屑能力优于优化前无微织构刀具。     

表面织构陶瓷刀具切削性能研究

采用激光在Al2O3/TiC陶瓷刀具前刀面加工出不同的表面织构,制备出纳米织构陶瓷刀具及微纳米复合织构自润滑陶瓷刀具,并与传统陶瓷刀具进行干切削45淬火钢试验比较.结果表明:纳米织构陶瓷刀具不能够有效降低切削力、改善刀具黏结现象,但是可以减小刀具前刀面磨损凹坑,减少磨粒磨损;微纳米复合织构自润滑陶瓷刀具能够有效降低切削力,减小刀具磨损,改善刀具的切削性能.     

刀具织构对表面粗糙度的影响

利用激光加工技术在刀具主后刀面上加工出微凹坑织构,对比分析普通刀具和织构刀具在不同转速条件下分别切削45#钢后工件表面的粗糙度,微织构刀具加工的工件表面粗糙度变化小,证明微织构刀具可以提高工件表面的加工质量.     

表面织构对刀具主剪切区特性的影响研究

表面织构能明显改善刀具的切削性能,进一步清晰织构刀具的切削机理.将数值仿真及理论解析相结合,研究表面织构对刀具主剪切区特性的影响,分析主剪切区剪切角、温度及切屑形变量参数的变化.结果表明:刀具表面织构影响了刀-屑界面的接触及摩擦特性,增大了刀具主剪切区的剪切角,进而减小了刀具的切削力、刀-屑界面温度及切屑剪切形变量;主...     

表面微织构刀具切削加工技术

刀面微织构改变了刀具与切屑之间的摩擦状态,表面微织构刀具在切削中能够降低刀具磨损、提高刀具寿命和切削性能,研究表面微织构刀具的切削加工技术具有重要意义。通过对表面微织构刀具切削加工技术进行综述,介绍了表面微织构刀具制备方法以及表面微织构刀具在切削加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损、工件加工表面粗糙度的影响规律,梳理了表面微织构在不同刀具上的应用,对表面微织构刀具切削加工技术的未来发展趋势进行了展望。     

涂层刀具车削淬硬钢时前刀面摩擦系数的自组织特征

采用四种硬质合金涂层刀片对45和T10A淬硬钢两种材料进行了正交切削试验,通过所测得的三向切削力计算了前刀面平均摩擦系数,详细分析了前刀面摩擦系数随切削过程的变化情况,以及切削参数对摩擦系数的影响。结果表明前刀面摩擦系数随切削过程的进行迅速减小并趋于稳定,表征了涂层刀具切削淬硬钢时的自组织现象。     

表面织构在刀具减磨技术中的应用

高性能切削已经成为21世纪制造业的主流发展方向,而刀具技术仍是限制难加工材料切削速度进一步提高的关键技术瓶颈。仿生摩擦学的出现,为刀具技术提出了新的研究方向。本文介绍了当前国内外刀具表面织构的研究现状,并提出微量润滑与表面织构双重效应的刀具减磨技术。同时简要介绍了表面织构的各种制造技术,并对刀具非光滑耐磨理论与技术研究中需要解决的问题进行了分析。     

铝合金材料切削用织构刀具性能研究

对铝合金材料切削用织构刀具的性能进行了综合对比研究。分析了在切削液条件下微/纳织构刀具的切削效果,并以此为基础对织构刀具干切削铝合金材料时的织构尺度范围进行了重新界定。实验结果表明,切削液条件下刀具表面的微/纳织构均能够改善刀具的切削效果,使刀具的切削力下降,且纳米织构效果好于微米织构;干切削铝合金材料时,刀具表面织构的尺度可扩展至微米级,但当织构宽度超过30μm后,刀具表面织构的效果变差。上述实验结果出现的原因为润滑条件下微米织构不宜存储切削液,而干切削时切屑材料又易于嵌入,恶化了刀具表面的材料黏附现象。     

织构化涂层刀具研究进展

表面织构和表面涂层都能有效改善刀具表面摩擦性能,若将表面织构和表面涂层相结合,利用表面织构的减摩特性与表面涂层的润滑特性以及两者之间可能存在的协同作用,有望进一步改善刀具切削性能。本文介绍了织构刀具、涂层刀具、织构化涂层刀具及其作用机制,并提出了有待进一步深入研究的问题。     

边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究

表面织构(Surface texture)已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法。然而在边界润滑条件下,织构对表面摩擦性能的影响机制仍未明确。利用纳米压痕仪在碳钢表面制作了具有不同密度和深度(125~500nm)的划痕的点阵,并通过改进的四球试验机对其在边界润滑下的摩擦性能进行了评价。试验载荷为100~300N,相对滑动速度为0.19~1.33m/s。研究发现:在边界润滑条件下,深度为125nm的低密度"划痕"点阵具有良好的减摩效果。     

表面织构特征对其摩擦润滑特性的影响

为研究织构阵列的形貌、排布方式对织构化滑动摩擦副摩擦学特性的影响,利用三维CFD仿真方法,基于Navier-Stokes(N-S)方程建立不同形貌、排布的织构阵列摩擦副的润滑模型,分析不同形貌及排布方式对压力分布和承载特性的影响;在此基础上,研究6种形貌、2种排布方式织构的润滑特性及摩擦性能。结果表明,流体流入收敛楔产生正的流体动压,流入发散楔产生负的流体动压,规则排布的织构单元摩擦性能优于错开排布的织构单元。在最优的雷诺数条件下,不同形貌的织构单元平均摩擦系数随面积率的增加而减少,菱形织构和球冠形织构面积率从4.5%增加到12.5%时,摩擦系数分别降低了81%和76%。因此,合理的选择织构形貌、尺寸有助于改善织构化滑动摩擦副的摩擦学特性。     

激光加工刀具表面微织构的应用研究

切削加工过程中,刀具与工件材料、切屑近距离发生摩擦,产生极高的切削温度和较大的切削力,刀具磨损剧烈。如何延长刀具寿命,抑制刀具的快速磨损成为现阶段研究切削加工的核心课题。刀具表面微织构具有减小切削力、降低切削温度、减缓刀具的磨损的作用,从而能够延长刀具的使用寿命。激光加工技术加工范围广泛、安全可靠、加工精度高、自动化程度高,成为目前加工表面微织构技术中应用极为广泛的技术。研究激光加工刀具表面微织构特别是陶瓷刀具表面微织构,具有重要的理论研究价值与广阔的应用前景。     

微造型表面纹理的制备及摩擦机理研究

通过降低接触面积来减小表面纹理磨损,又通过对润滑油的存储实现动压润滑以及二次润滑来达到减摩抗磨的作用。在滑动接触过程中,接触条件不断变化,表面微造型加工质量的优劣以及是否依据其摩擦机理进行了纹理设计都会对摩擦特性的评估产生重要影响。本文对微造型纹理表面滑动接触中的摩擦机理进行了综述,介绍了表面微造型制备技术和表面微造型的应用,并探讨了表面微造型技术可能的发展方向。     

沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响

用电加工方法在制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出沟槽形表面织构(沟槽深度为30μm、宽度为150μm、间距为500μm),采用球—平面接触方式,选取直径为10mm的Si3N4球为对磨副,对沟槽形织构表面和光滑表面进行了摩擦噪声对比试验,研究了沟槽形表面织构对界面摩擦振动噪声的影响。试验结果表明(以下结论只针对本试验选定尺寸规格的沟槽形表面织构):法向载荷对织构表面产生摩擦噪声强度的影响较小,而对光滑表面产生摩擦噪声的水平具有重要影响;沟槽形织构表面在低法向载荷下较光滑表面更易产生摩擦噪声,但随着法向载荷从5N增大到10N,光滑表面产生的摩擦噪声强度迅速增大并与织构表面的接近;沟槽形表面织构使摩擦系统更易产生多频率的摩擦振动,较早地产生摩擦噪声且其主频率成分较复杂;沟槽形织构表面比光滑表面具有较高的摩擦因数和耐磨性,沟槽形织构的存在明显地改变了接触界面摩擦磨损行为和摩擦噪声特性,但其对应关系需要进一步深入研究。     

离合器摩擦副表面温度对摩擦因数的影响

通过对某型离合器摩擦副的摩擦学小样试验,研究了离合器在结合的滑动摩擦过程中,摩擦面温度对离合器摩擦材料摩擦因数的影响.采用扫描电子显微镜(SEM),分析了样件的摩擦表面形貌,探讨了产生影响的机制,并从摩擦因数角度探讨了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要原因.微车离合器摩擦材料摩擦因数随着摩擦面温度先升高,然后趋于稳定,最后再降低,其稳定工作的温度区间为130～220℃;在摩擦面温度较低的工况下,摩擦因数较低,微车起步时,离合器传递的扭矩不足以克服道路阻力,引起微车起步发抖的现象;而在摩擦面温度过高的工况下,离合过程中,摩擦因数较低,传递扭矩效率低,导致离合器滑磨时间过长,引起烧蚀现象.     

网状表面织构对水润滑轴承摩擦磨损性能的影响

为研究网状表面织构对水润滑轴承摩擦性能的影响,利用ANSYS对布置有不同密度和深度的轴承模型进行流固耦合仿真,研究不同网纹条件下水膜的承载能力;使用3D打印技术制备不同深度与密度的网状纹理的试样,使用CBZ-1摩擦磨损试验机进行摩擦试验并实时采集摩擦因数,利用表面轮廓仪对试样磨损表面的形貌进行观测.仿真结果表明:在忽略...     

人造多晶金刚石刀具加工表面微观纹理的实验研究

讨论了用人造多晶金刚右刀具(PCD)进行超精密切削加工的表面形貌,重点讨论了微观纹理特征。     

磨削表面形貌及其加工工艺参数的关系

采用平面磨床在20钢、45钢、40Cr钢试件表面进行磨削加工,通过粗糙度测试仪测量加工试件表面形貌,采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓支承长度率tp对表面形貌进行评价,分析了表面形貌参数与磨削加工工艺参数、试件材料的关系。结果表明,磨削表面形貌与加工过程中的工艺参数密切相关。     

表面织构在刀具上的结构设计与分析

基于仿生摩擦学原理,运用有限元分析软件Deform-3D分别对普通成型车刀和具有微结构的车刀进行模拟切削仿真。分别得出正常刀具前刀面和具有微结构刀具前刀面的磨损情况、切削力大小、切削温度及应力应变的分布情况并进行比较分析。并提出微量润滑与微结构双重效应的刀具减磨技术。