简述当今先进刀具技术

随着机床工业也逐步向着数控化、精密化、集成化、智能化的方向发展,对刀具材料在硬度、抗弯强度、冲击性能、粘结剂和组织等方面的性能也提出了愈来愈高的要求。面对日益增多的难加工材料,多功能复合刀具、智能刀具、高速高效刀具逐渐成为现代制造技术的关键装备,因而成为时代的新宠,尤其在刀具材料与刀具结构方面有了新的发展。     

梯度结构Al_2O_3-(W,Ti)C-TiN-Mo-Ni纳米金属陶瓷刀具材料的设计及制备

基于对高速硬切削时刀具应力和温度分布,以及刀具内部疲劳裂纹扩展仿真分析,提出一个组分含量分布和微观结构具有梯度特征的设计模型。通过韧性相的添加和梯度结构的引入,实现疲劳裂纹扩展速率的减缓,从而提高刀具寿命。采用二阶段热压烧结工艺制备出具有梯度结构的Al_2O_3-(W,Ti)C-TiN-Mo-Ni纳米复合刀具材料,并对其微观结构和力学性能进行研究。结果表明:所制备的梯度结构金属陶瓷材料表层硬度、内层的断裂韧度和抗弯强度分别达到19.258GPa,10.015MPa·m~(1/2)和1017.475MPa,满足高速硬切削刀具的性能要求。材料的断口出现韧窝和黏结相撕裂形成的断裂棱,有利于断裂韧度和抗弯强度的增强,从而提高刀具抗疲劳裂纹扩展能力。     

PCBN刀具加工制造及其性能分析

聚晶立方氮化硼（PCBN）是一种超硬材料,其优良的切削性能解决了材料加工中的难题．本文介绍了PCBN的组成成分、刀具结构,对其性能进行了分析,并以实例说明了应用效果．     

盘件狭窄深腔的加工技术研究

课题主要围绕在生产实际中某零件研制任务展开。该零件是发动机上的关键零件,材料为高温合金,在高温状态下有良好的材料性能,属于难加工金属材料,增加了机械加工难度。该零件是典型狭窄内腔结构盘件,是小直径薄壁辐板盘件,其外部薄壁斜面与辐板型面形成狭窄深腔结构,给机械加工带来很大难度,尤其在刀具结构选择方面须使用特殊结构深腔刀具加工。针对该零件机械加工,重点考虑在刀具选择和编制加工控制程序完成该零件的研制加工。     

硬脆材料加工中超硬刀具的应用

在硬脆材料的加工中,对刀具材料的要求越来越高,硬度高、性能好的刀具已成为加工过程中理想的刀具。近年研制成功的超硬刀具,由于的性能好,耐用度高、综合成本低等特点,应用越来越广泛。本文主要针对超硬刀具在硬脆材料中的应用进行分析,使超硬刀具在今后能够得到更好的发展以及更加广泛的应用。     

数控加工过程中刀具的选择

快速发展的数控机加工工艺技术促进了数控刀具结构基础科研和新产品的研发。世界各大厂商生产的数控机床用刀具种类、规格繁多,数量庞大,往往令人眼花缭乱。现将有关数控刀具科普性知识和数控刀具材料、结构、应用等进行分类,并结合零件车加工过程中遇到的问题进行简要分析。     

下一代切削工具材料:超硬材料（英文）

以人工合成金刚石及其相关材料与工具的制备研究为主线,基于其应用领域的不断拓展,将超硬材料的发展大致分为六个阶段或以产品种类划分为五大类产品(探索阶段、高温高压合成金刚石和c BN、单晶超硬刀具、PCD和Pc BN复合片、CVD合成金刚石技术、新型超硬材料),并对各发展阶段及相应产品进行了详细的概述。基于对超硬材料自身的性能、高性能被加工材料的发展、及提高切削加工效率和降低成本等3个方面的分析,详细讨论了超硬材料作为下一代切削刀具材料的优点和潜能。同时对超硬切削刀具的制造和应用过程中存在的一些潜在不足进行了探讨,并针对这些不足提出了可能的解决方案。     

下一代切削工具材料：超硬材料

以人工合成金刚石及其相关材料与工具的制备研究为主线,基于其应用领域的不断拓展,将超硬材料的发展大致分为六个阶段或以产品种类划分为五大类产品(探索阶段、高温高压合成金刚石和cBN、单晶超硬刀具、PCD和PcBN复合片、CVD合成金刚石技术、新型超硬材料),并对各发展阶段及相应产品进行了详细的概述。基于对超硬材料自身的性能、高性能被加工材料的发展、及提高切削加工效率和降低成本等3个方面的分析,详细讨论了超硬材料作为下一代切削刀具材料的优点和潜能。同时对超硬切削刀具的制造和应用过程中存在的一些潜在不足进行了探讨,并针对这些不足提出了可能的解决方案     

硬质合金刀具材料的抗氧化性能研究

选用牌号为YG6,YG6X,YT15和YS8四种硬质合金刀具材料,利用电阻炉对刀具材料加热保温,进行刀具材料的抗氧化性能实验.结果表明:氧化实验中,刀具材料表面的WC被部分氧化成WO3;Co元素被氧化成Co3O4,而刀具材料中的TiC非常稳定,在温度达到1300K时才发现其氧化产物TiO2;含有TiC的刀具材料比不含TiC的刀具材料具有更好的抗氧化性能,晶粒小的刀具材料比晶粒粗大的刀具材料有更好的抗氧化性能;四种刀具材料的高温抗氧化性能好坏顺序为:YS8>YT15>YG6X>YG6.     

金属有机骨架材料在气体吸附与分离中的应用研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)因具有超高比表面积、较大的孔隙率、多样化且可调的孔道结构及相对温和的制备条件等优势,目前已成为化学和材料等学科的研究热点之一。概述了MOFs材料的制备方法及其用于气体(含碳、含氮及含硫)吸附与分离方面的研究进展,并对其在该方面今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

石墨烯纳米片增韧Al2O3基纳米复合陶瓷刀具材料

以石墨烯纳米片作为增强相,采用热压烧结工艺制备石墨烯纳米片增韧Al_2O_3基纳米复合陶瓷刀具材料。进行石墨烯纳米片分散实验,研究石墨烯纳米片添加量对刀具材料断裂韧度、抗弯强度和硬度的影响,观察其微观结构和形貌。结果表明:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为石墨烯纳米片的优选分散剂,当PVP添加量为石墨烯纳米片质量的60%时,分散效果最佳;当石墨烯纳米片添加量为0.75%(体积分数)时,刀具材料的断裂韧度和抗弯强度分别达到7.1MPa·m^1/2和663MPa,与未添加石墨烯纳米片的组分相比分别提高了31%和15%;石墨烯纳米片呈卷曲状结构弥散分布于基体材料中,其增韧机理为石墨烯纳米片拉断、拔出和裂纹偏转。与未添加石墨烯的刀具相比,添加石墨烯纳米片的刀具的主切削力、切削温度和前刀面摩擦因数明显降低,表现出良好的减摩、耐磨性。     

炭/炭复合材料切削加工试验研究

探讨了Ｃ／Ｃ复合材料结构和机构物理性能的特殊性及机构切削加工的特点。用ＳＥＭ观察了不同切削条件下切屑的断口形貌。用５种不同的刀具材料、刀具角度及几何开头相同的刀具，在一定的切削工艺参数条件下，对该材料进行切削试验，以刀具有前刀面和／或后刀面的磨损率为判据，最佳刀具材料为ＹＧ８，在切削Ｃ／Ｃ复合材料的过程中，轨具的磨损极为严重，刀具磨损的主要机理是粘着磨损和磨粒磨损。     

试析涂层刀具的切削性能与发展

切削刀具材料不仅需要有很高的硬度和耐磨性，而且需要有较好的抗弯强度和冲击韧性。这两方面的性能相互矛盾，难以兼顾。在刀具表面敷以涂层，是解决这一矛盾的有效方法。刀具材料表面有了涂层，其综合性能得到了明显的提高。本文将着重讨论涂层刀具的切削性能和发展趋势。     

优质陶瓷刀具材料

陶瓷是未来的最新一类刀具材料,其潜力在于高速精加工操作范围宽以及对于难加工材料亦具有切削加工速率。陶瓷刀具材料的发展部分地归于70年代汽车、燃气透平和其他高温结构材料应用所新开发的高温结构陶瓷技术。优质陶瓷即氧化铝、部分稳定氧化锆(PSZ)、碳化硅及氮化硅,但是块状PSZ因硬度有限(努氏硬度～1500Kg/mm~2),不能用作机加工的切割刀具。此外,碳化硅也     

液压夹紧轴套在木材加工设备中的应用

随着人们对木质产品的质量与加工精度要求的提高,液压夹紧轴套成为目前木材加工行业普遍采用的刀具装夹技术。本文就其国内外研究现状、内部构造、使用特点、操作与保养注意事项进行了阐述,并就市场上普遍使用的液压夹紧轴套材料和一种新工艺材料进行对比,展望了其今后的发展趋势。     

先进陶瓷刀具材料的发展与应用

先进陶瓷刀具材料具有耐高温、耐磨损、抗氧化等优良特性。在高速切削加工中得到了广泛的应用,本文介绍了国内外先进复合陶瓷刀具材料的性能和发展状况,针对陶瓷刀具材料的强度低和脆性大的缺点,阐述了目前比较常用的几种陶瓷刀具材料的增韧手段和机理以及先进陶瓷刀具的应用现状。     

电机护环高锰钢切削工艺

通过对难切削材料高锰钢的金属特性进行分析,进而找出加工难点,再针对加工难点找出金属切削应对方案,分别对刀具材质、刀具几何参数及切削用量方面做出结果解释,为电机高锰钢材质的护环加工开辟了新思路。     

新型复相陶瓷刀具材料的研制及切削可靠性研究

研制成功了国内外尚属空白的新型陶瓷刀具材料——碳化硅晶须(SiCw)增韧和碳化硅颗粒(SiCp)弥散补强Al_2O_3陶瓷刀具材料JX-2系列,其硬度为93.5～94.8HAA,抗弯强度为650～750MPa,断裂韧性为7.5～8.5MPa·m~(1/2),并且具有导热性好和成本低等优点。 对原料组分和热压烧结工艺进行了优化设计;证实了晶须和颗粒具有增韧补强的协同作用,根据能量耗散理论,建立了晶须桥联、拔出、裂纹偏转和微裂纹增韧的理论模型;详细研究了该陶瓷刀具材料的界面力学行为及其与材料力学性能的关系,研究了材料的界面作用机理;建立了Al_2O_3/SiCw/SiCp系陶瓷刀具材料界面结合强度L_f和断裂韧性K_(IC)的关系模型,据此可以实现复合陶瓷刀具材料的组分优化设计,缩短复合材料的研制时间。 深入研究了新型复相陶瓷刀具材料的切削性能及其磨损破损机理,并对刀具热磨损和热破损的机理进行了强激光热模拟;研究了该刀具材料力学性能、界面结合强度和刀具破损寿命的随机性,它们的分布规律均较好地服从威布尔分布,首次提出了用界面结合强度评价JX-2陶瓷刀具破损可靠性的新方法。     

基于微PCD刀具的微结构成型制造与应用

本文提出一种基于微聚晶金刚石(PCD)刀具的微结构快速车削成型制造方法.首先利用电火花线切割加工(WEDM)放电蚀除技术实现了微PCD刀具的精密切割成型制造.在WEDM过程中对线切割丝的运动轨迹、电火花加工间隙及加工能量进行了研究分析以提高微切削刀具的制造精度.随后将微PCD刀具安装到精密车削系统,通过铝合金的微车削实验验证了本文所提出的微结构快速成型制造方法的可行性.最后对微刀具的磨损形态进行了实验分析.在微车削过程中,刀具切削刃无明显磨损和破坏,而工件材料粘结于刀具前刀面是造成微结构加工精度降低的主要因素.本文所提出的微细制造技术有望成为微结构快速、大批量生产的潜在工业应用.     

CVD金刚石材料在高性能刀具上的应用

介绍了在激发氢气和碳氢混合气体的“活化”发光状态下使金刚石沉积的CVD金刚石制造工艺原理和“厚膜”CVD金刚石的新工艺。由于CVD金刚石的聚晶结构使其具有超过天然金刚石断裂韧性的优异特点,因此可作为切削刀具材料使用。介绍了其在高性能切削刀具和修整刀具上的实际应用情况。