不同涂层刀具切削淬硬H13钢加工性能研究

为了研究不同涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了多层Ti化合物涂层、TiAlN涂层以及MTTiCN厚Al_2O_3TiN涂层材料刀具车削加工淬硬H13钢试验,分析了不同的涂层材料刀具与切削力、切削温度、涂层刀具磨损以及刀具寿命的关系。研究得出:多层Ti化合物涂层刀具受到三个方向的力都大于其它两种涂层的刀具,而且切削温度最高;用TiAlN涂层刀具切削时温度最低;切削过程中三种刀具后刀面磨损程度不同,发现多层Ti化合物涂层刀具磨损最为严重,寿命最短;MT-TiCN厚Al_2O_3Ti N涂层材料刀具比多层Ti化合物涂层刀具寿命长30%;TiAlN涂层刀具的切削寿命最长比多层Ti化合物涂层刀具寿命长45%。     

刀具因素对H13钢切削性能的影响研究

为了选择合适的刀具加工H13热作模具钢,利用有限元仿真软件AdvantEdge FEM进行三维正交铣削试验并得出较优铣削参数。利用这组铣削参数研究退火后的H13钢的切削加工性能,采用多种Ti化合物涂层刀具进行铣削退火H13钢试验,分析不同的涂层材料刀具与切削力、切屑形态以及刀具磨损状况之间的关系。研究表明TiAlN涂层刀具的切削性能最佳。根据材料的加工性能选择最适合加工退火H13钢的Ti化合物涂层刀具。     

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。     

涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

研究了TiN、TiAlN、TiCN三种高速钢涂层专用麻花钻头钻削加工1Cr18NigTi奥氏体不锈钢时的刀具寿命以及刀具表面涂层的磨损特性。通过研究刀具寿命以及对刀具前刀面涂层磨损形态和元素成分的变化规律，揭示了三种涂层钻头的磨损机理。结果表明：在中低速、湿切削的情况下，TiCN涂层要优于TiAlN涂层，明显优于TiN涂层；TiCN涂层高速钢专用钻头较TiAlN、TiN涂层高速钢专用钻头更加适合不锈钢的钻削加工。研究结果对提高不锈钢钻削加工效率与加工质量具有重要意义。     

高速车削300M高强度钢涂层刀具失效机理研究

选用不同涂层刀具进行高速切削300M钢试验,利用工具显微镜和电子扫描显微镜(SEM)观察刀具磨损形貌,并利用线扫描进行元素扩散分析,揭示刀具失效机理。研究结果表明:金属陶瓷基涂层刀具高速切削时,切削速度不宜超过240m/min;硬质合金基涂层刀具可在300m/min以上高速切削300M钢,其中CVD-Ti CNAl2O3厚涂层的高速切削性能更高,切屑塑形变形较小;涂层刀具切削300M钢的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,涂层剥落、崩刃、微裂纹、粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损是刀具失效的主要原因。     

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。     

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.     

涂层刀具硬态车削H13钢温度场模拟研究

基于有限元方法建立了H13钢硬态车削的仿真模型,应用Ti N、Ti C、Ti Al N、Al2O3涂层刀具对硬态切削H13钢在切削速度100-400m/min范围内的切削温度进行了模拟研究,重点分析了刀具前刀面上关键点的温度变化趋势及切削速度对该点温度的影响。仿真结果表明:涂层材料对切削温度产生一定影响,Ti C涂层刀具切削时温度最低;切削速度对切削温度有直接影响,切削速度越高,切削温度越高,越容易形成锯齿形切屑;刀具前刀面温度最高点出现在前刀面靠近刀尖的一点,即容易形成月牙洼磨损的位置。     

TiN涂层刀具切削高锰钢的磨损破损研究

研究奥氏体高锰钢切削过程中TiN涂层硬质合金刀具的磨损、破损机制,测量了切削温度并得出后刀面磨损量与 切削时间和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。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)。     

离子镀TiAlN工具涂层的微结构与切削性能

研究并比较了TiAlN和TiN涂层的成分、微结构、力学性能与抗氧化性及涂层铣刀的高速切削性能和涂层钻头的切削性能。结果表明,TiAlN和TiN涂层同为单相的NaCl型结构,并都呈现择优取向的柱状晶,TiAlN涂层的硬度远高于TiN涂层的硬度,TiAlN涂层的抗氧化温度明显高于TiN涂层的抗氧化温度。在高速铣削条件下,TiAlN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约四分之一。在钻孔数相同时TiAlN涂层钻头的磨损量也显著低于TiN涂层钻头。TiAlN涂层刀具的使用寿命显著高于TiN涂层刀具。     

润滑方式对高速铣削淬硬钢的影响

使用TiSiN和TiAlN涂层刀具在3种不同冷却润滑方式下,在高速加工中心上采用固定的切削工艺参数,对淬硬钢SKD11(HRC 62)进行切削试验,研究加工工件的表面粗糙度、切削力、刀具磨损及切屑形态的不同.结果 表明:TiSiN涂层铣刀相对于TiAlN涂层能更好地降低已加工面的表面粗糙度,减小切削力,降低刀具的磨损;...     

高速铣削高强度钢时涂层刀具磨损及对工件表面温度的影响

使用涂层硬质合金刀具对AF1410高强度钢进行长时间高速铣削试验,研究高速铣削高强度钢时的刀具磨损及其对已加工表面温度的影响。结果表明：CVD TiCrN+Al₂O₃+TiN涂层硬质合金刀具能够长时间对AF1410高强度钢进行稳定铣削,切削过程中,刀具磨损以后刀面的正常磨损为主,前刀面磨损量较小;工件已加工表面温度较低,随刀具磨损的增加而略有增加,刀具切出点温度的升高速率受到刀具磨损速率影响。     

硬质合金刀具高速车铣和铣削TC4钛合金磨损试验对比

采用H13A未涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速正交车铣和铣削试验,并从刀具磨损破损形态、磨损机理及其寿命等方面进行对比分析。研究表明:高速正交车铣和铣削钛合金时,前、后刀面主要以粘结磨损为主,车铣加工时在切削刃口易形成积屑瘤及连续切屑,但对刀具材料粘结较轻;高速铣削时,对刀具材料粘接较重,在前刀面刃口附近形成凹坑及崩刃;后刀面最大磨损的位置不相同。试验对比了相同切削条件时刀具使用寿命,结果表明采用正交车铣加工可以获得更长的刀具使用寿命。     

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。     

TiAlN涂层硬质合金刀具铣削4J32低膨胀合金的磨损机理分析

采用国产TiAlN涂层硬质合金刀具,分别以切削速度50. 868m/min和99. 852m/min对4J32低膨胀合金进行单向顺铣侧铣切削。当材料表面粗糙度接近或达到1. 6μm时停止切削,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪观察硬质合金刀具的典型微观形貌,并分析其磨损机理。研究结果表明:TiAlN涂层硬质合金前刀面积屑瘤粘结严重,且伴有局部崩刃现象;当切削速度增大时,积屑瘤表面轮廓粗糙度加剧,局部会出现"花瓣状"和"云层状"切屑粘结物;刀具前刀面的磨损机理主要为扩散磨损、粘结磨损和氧化磨损,并伴有崩刃的破损机理;后刀面发生微量氧化磨损。     

离心浇铸合金铸铁车削机理试验研究

通过切削试验,研究了GC1105、H13A和KY2100刀具进行离心浇铸合金铸铁切削时的刀具失效机理.基于刀具磨损形貌,分析刀具磨损特征和磨损过程.研究表明:非涂层硬质合金刀具H13A磨损最快,刀具寿命最短;GC1105刀具由于有着涂层保护,前期磨损较小;GC1105、H13A两种硬质合金刀片的前刀面刃口附近出现了月牙洼磨损;在加工强度和高温强度较高的合金铸铁时,KY2100陶瓷刀具有着较高的加工效率和更长的刀具寿命.     

高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具磨损试验研究

针对切削加工Ti-10V-2Fe-3Al钛合金时刀具磨损迅速、加工效率低的问题,开展硬质合金刀具高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al的刀具寿命试验,以研究刀具的磨损机理,分析刀面磨损的发展以及对切削力的影响。利用扫描电子显微镜观察了后刀面磨损区域的微观形貌并对元素成分进行了能谱分析。实验结果表明：高速铣削Ti-10V-2Fe-3Al时硬质合金刀具的磨损形式为后刀面带状磨损与局部崩刃,伴有明显的切屑黏附与热裂纹;磨损区域有工件材料的元素向硬质合金内扩散的迹象出现;切屑流的黏附与撕扯导致硬质合金的颗粒脱落,切削刃逐步退化为洼形区域,其与后刀面交界的棱边代替原切削刃进行切削直至剥落。     

涂层Si_3N_4陶瓷刀具切削性能研究

研究了不同切削参数对TiN+Al2O3涂层氮化硅陶瓷刀具切削灰铸铁的切削性能的影响,使用工具显微镜、SEM/EDS手段分析了涂层氮化硅刀具的磨损机理,实验还采用相同基体氮化硅陶瓷刀具做了对比分析。研究结果显示TiN+Al2O3涂层氮化硅刀具可以承受比较大的切削用量,对提高加工效率有重大意义;还发现涂层氮化硅陶瓷刀具主要失效形式为磨粒磨损,粘结磨损,在较高切削速度条件下前刀面还会出现因化学磨损形成的月牙洼。     

涂层刀具高速铣削高强钢刀具磨损及加工成本分析

选用PVD-TiAlN+TiN复合涂层硬质合金刀具高速铣削高强钢AISI4340,探讨了铣削参数对后刀面磨损的影响,并分析了加工成本。通过响应优化器得到具有95%置信度的理论最佳加工参数,采用Gilbert方法计算了加工成本,验证了该涂层刀具在高速铣削AISI4340时的经济可行性。结果表明,切削速度对后刀面磨损的影响最为显著,径向切深没有统计上的显著性,但径向切深在1～3 mm时,后刀面磨损随径向切深的增加而增加。PVD-TiAlN+TiN复合涂层硬质合金刀具高速铣削AISI4340钢在最佳切削参数vc=350 m/min,fz=0. 03 mm/z,ap=0. 6 mm,ae=4 mm条件下的刀具寿命为31. 30 min,估计加工成本为17. 35。该研究对高强钢的高效低成本加工具有指导意义。     

纳米K2Ti4O9晶须增强型固体润滑涂层在切削加工中的应用

为了减少切削加工中切削液的排放 ,改善环境 ,本研究用固体润滑剂代替切削液。在高温摩擦试验机上对四种固体润滑剂进行了摩擦试验和效果对比 ,筛选出纳米钛酸钾增强型复合固体润滑剂 ;将其涂覆在刀具表面进行 4 0Cr钢切削试验 ,干切削中切削速度为 14 0m/min时涂层刀具的后刀面磨损量是未涂层刀具的 1/ 6 ,比使用切削液时的磨损量也略有降低 ;随着切削速度的升高 ,涂层刀具的后刀面磨损量有所增加 ,但仍比未涂层的低 ,比使用润滑液的有所增高。AFM、SEM和EDX对摩擦表面的分析结果表明 :固体润滑膜涂覆在刀具表面 ,可改善刀具的润滑状况 ,有效地防止切屑和刀具的粘附 ,明显减少刀具的磨损