PCBN刀具切削镍基合金时的氧化与扩散磨损分析

通过切削试验研究PCBN刀具切削镍基合金的磨损机理,结合物质吉布斯自由能函数法分析了刀具前、后刀面氧化磨损的反应发生机理的差异性,得出发生氧化磨损的主要氧化反应方程式;并运用热力学溶解理论模型计算氮化硼在镍基合金不同元素中的溶解度,得出前、后刀面扩散磨损过程发生机理的差异性。结果表明:刀具的前、后刀面都发生严重的氧化磨损和扩散磨损,元素的扩散溶解加剧了扩散磨损的发生。      

PCBN刀具干湿切削加工淬硬钢时的磨损对比

本文研究了在一定切削参数下干、湿式切削加工淬硬钢时四种PCBN刀具的刀具寿命、磨损形式和磨损机理。通过扫描电子显微镜观察不同切削行程下刀尖形貌和刀具后刀面磨损量,并对刀具前后刀面进行能谱分析。结果表明湿式切削时的后刀面磨损量小于干式切削,说明刀具湿切比干切时具有较好的性能;PCBN刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损,其中前刀面磨损的表现形式为月牙洼磨损,磨损机理为机械磨损、氧化磨损和黏结剂磨损,而后刀面磨损机理有机械磨损、氧化磨损、黏结剂磨损和扩散磨损等;同时还发现CBN含量下降,刀具的后刀面磨损量也有下降趋势,即刀具的切削寿命有延长趋势。     

PCBN刀具高速切削淬硬轴承钢的磨损机理研究

采用美国D.I.公司生产的BZN9000作为刀具材料制成PCBN刀具,在沈阳机床厂生产的CA6140A车床上对GCr15淬硬轴承钢进行高速切削试验。对切削试验后刀具的前、后刀面进行SEM形貌观察和EDS能谱分析,结果表明:PCBN刀具在高速切削过程中,机械磨损、黏着扩散磨损和化学磨损是刀具磨损的主要形式;前刀面磨损主要为月牙洼磨损,切削刃处、月牙洼后、前刀面处的黏着元素扩散比月牙洼底部还要严重;对后刀面的WDS线能谱分析证实,切削刃处的黏着元素扩散比后刀面要严重。      

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。     

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。     

车削DT4E纯铁刀具材料适配性研究

针对纯铁切削过程中粘刀、刀具磨损快等问题,进行了纯铁和刀具材料的适配性试验,分别使用硬质合金刀具HTI10、涂层刀具VP15TF和金属陶瓷刀具NX3035车削电工纯铁DT4E工件,在车削过程中测量刀具磨损量,使用能谱分析(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)研究刀具磨损机理,分析刀具磨损对切削性能的影响。结果表明:金属陶瓷刀具NX3035更适合纯铁的切削加工,刀具磨损最小、切削力最平稳,能获得最好的已加工表面质量;刀具在纯铁切削中的主要磨损形式为后刀面均匀磨损和V型沟槽磨损,主要磨损机理为高温下的粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损的综合作用。     

金刚石涂层刀具铣削氧化锆义齿性能研究

氧化锆陶瓷义齿不论从材料的切削加工性,还是从义齿的结构特点上,对刀具的切削性能及寿命都有极高的要求。本文先对立铣刀加工预烧结氧化锆义齿的特点进行分析,得出义齿在加工中的失效主要是由切削冲击、过切和欠切引起的,然后通过刀具的寿命试验和磨损试验对金刚石涂层刀具和TiAlN涂层刀具进行了寿命、磨损的对比分析。在试验分析的过程中通过超景深显微镜对后刀面磨损带宽度和铣削距离进行记录,通过扫描电镜等仪器分析了两种不同涂层材料刀具加工后的前、后刀面磨损形貌和刀具的磨损机理。最终得出在磨钝标准:VB为0.1 mm的情况下,金刚石涂层刀具的寿命约是TiAlN涂层刀具的6.5倍,在切削过程中发生的主要磨损为磨粒磨损、化学磨损和冲蚀磨损。     

高速铣削铝衬微波印制板时的磨损与刀具耐用度研究

开展了使用TiN涂层刀具对Rogers/Duroid RT6010铝衬微波印制板进行高速铣削加工刀具磨损机理和耐用度的实验研究.使用SEM和能谱观察分析了前刀面和后刀面的磨损形态,结果显示切削铝衬微波印制板刀具主要存在磨料磨损、粘结磨损和扩散磨损等,其中以磨料磨损为主.为保证工件的加工精度,刀具的后刀面磨损带不宜超过401ìm.笔者采用正交实验与曲面响应方程相结合的方法,推导了TiN涂层刀具的耐用度模型.研究结果有助于合理选择高速铣削铝衬微波印制板刀具与切削参数.     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。     

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。     

New observations on tool wear mechanism in dry machining Inconel718

Tool wear is a problem in machining nickel-based alloy Inconel718, and it is thus of great importance to understand tool wear. Tool wear mechanism in dry machining Inconel718 with coated cemented carbide tools was analyzed in this paper. CCD and scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) were used to study tool wear mechanism. The results show that the main reason which causes cutting tool wear was that the tool materials fall off from the tool substrate in the form of wear debris. In addition,, element diffusion between tool and workpiece and oxidation reaction all accelerate the formation and the peeling of the wear debris. According to analysis of tool wear mechanism, tool flank wear model was established. The optimal temperature in machining Inconel718 with PVD-coated (TiAlN) tool was obtained through the established model. Excellent experimental agreement was achieved in optimal temperature calculated by the established model.     

PCD刀具高速干式切削铜合金的磨损研究

使用PCD刀具对锡青铜合金材料进行高速干式切削试验,分别采用扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）对刀具的磨损形貌进行观察和磨损区域化学成分进行分析,并以此研究了PCD刀具的磨损机理。结果表明:在高速干式切削条件下,PCD刀具主要表现为前刀面的片状剥落和后刀面的轻微破损;同时还伴随着机械应力和热应力冲击下的脆性破损,出现崩刃、切削刃整体断裂以及前后刀面的大面积剥落。刀具磨损的主要原因是高温作用下的氧化磨损和扩散磨损。      

An experimental and numerical study on the face milling of Ti-6Al-4V alloy: Tool performance and surface integrity

This paper is concerned with the experimental and numerical study of face milling of Ti-6Al-4 V titanium alloy. Machining is carried out by uncoated carbide cutters in the presence of an abundant supply of coolant. Experimental analysis is conducted by focusing on the measurement of specific cutting energy, surface integrity and tool performance. The experimental analysis is supplemented by simulations from a 3D finite element model (FEM) of face milling simulation where needed. A tool wear model parameterized from FEM predictions of the tool-chip interface temperature, contact stress and chip velocity is presented. Tool wear patterns are described in terms of various cutting conditions and the influence of tool wear on surface integrity is investigated. Tool wear predictions based on the 3D FEM simulation show good agreement with experimental tool wear measurements. The highest cutting speed realized for the cutting tool material is 182.9 m/min (600 sfpm). Good surface integrity in terms of favorable residual stress and surface finish is achieved under the machining conditions used with limited tool wear. Residual stresses imparted to the machined surface are shown to be compressive.     

Cutting and wear behaviors of TiC based cermets cutter with nano-TiN modification

1　INTRODUCTIONCermethasbeenwidelyusedasatoolmaterialowingtoitsgoodcomprehensivepropertiessuchashighhardness ,hightransverserupturestrength ,goodchemicalstabilityandexcellentwearresis tance[1] .Inaddition ,TiCbasedcermetsappearedin1930sanddevelopedveryquicklyafter 1980s[2 ] .Ear lyTiCbasedcermetscutterfindlimitedapplicationbecauseofitslowermechanicalproperties .Subse quentinvestigationfindsthatadditionofTiNaidstotheimprovementofmechanicalpropertiesbecauseoftherefiningeffectoftheTiCmatr…     

优化硬质合金涂层微槽车刀后刀面磨损失效对比研究

后刀面磨损量是衡量刀具寿命的重要指标,对刀具寿命其决定性作用。针对前期研制的优化硬质合金涂层微槽车刀,文章通过切削实验和理论分析,研究了优化微槽车刀和原车刀在切削过程中刀具后面磨损情况。从两车刀后刀面磨损失效现象的对比分析发现,在相同的切削时间内,微槽车刀后刀面磨损程度低于原车刀,在达到几乎相同的磨损程度情况下,微槽车刀经历的切削时间长于原车刀,即原车刀相较于微槽车刀更容易出现后刀面磨损失效。研究结果为优化硬质合金微槽车刀磨损失效机理的深入研究提供理论依据。