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%。     

涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究

基于有限元方法选取4种不同涂层材质的刀具进行切削淬硬H13模具钢仿真加工,研究涂层材质和切削速度对刀具切削性能的影响。从切削力和切削温度两个方面考虑,在相同切削条件下,Ti Al N涂层刀具的切削性能最优,Al_2O_3涂层刀具引起的已加工表面塑性变形最小;随着切削速度的提高,切削力和切削温度不断增加,工件材料已加工表面的塑性变形也逐渐增大。     

高效铣削天然理石时TiCN/Al_2O_3涂层硬质合金刀具的磨损机制研究

采用TiCN/Al_2O_3涂层球头铣刀对天然理石进行高效铣削试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层刀具的表面磨损形貌并基于能谱检测(EDS)分析刀具表面元素组成,并探讨刀具的磨损机制。研究结果表明,刀具磨损包括黏结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;涂层刀具开始切削时,刀具后刀面出现粘结物和擦伤,在断续切削冲击的作用下造成后刀具材料的剥落;切削线速度较低时,切削系统振动增强,疲劳裂纹在基体内部的扩展降低了刀具基体强度,极易导致较大面积凿削式磨粒磨损,当切削线速度增大时,稳定阶段的磨损形式由凿削式磨粒磨损转变为擦伤式磨粒磨损,刀具磨损减轻;微振磨损的综合作用加剧了涂层刀具磨损,破坏涂层刀具的切削性能。     

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

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。     

TiB2基陶瓷刀具切削不锈钢时的切削性能研究

研究了新型TiB2基陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能.研究发现:BT30刀具表现出良好的切削性能.其中采用0°前角的刀具比-5°前角的刀具表现出更好的耐磨性.刀具的磨损形式为后刀面磨损和前刀面磨损,后刀面磨损机理为磨粒磨损,前刀面磨损机理为扩散磨损.     

一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

新型Al_2O_3基陶瓷刀具材料加工淬硬40Cr的切削行为

采用自主研制的两种新型Al_2O_3基微米复合陶瓷刀具AC2N和纳微米陶瓷刀具AC2Nn2切削淬硬40Cr合金钢,以LT55为对比刀具,选用不同的切削速度和不同进给量进行干式连续切削,研究了两种新型Al_2O_3基复合陶瓷刀具的切削行为。结果表明:在加工淬硬40Cr的试验中,新型Al_2O_3基陶瓷刀具的切削性能和抗磨损性能优于LT55;微米陶瓷刀具AC2N适合在小进给量条件下加工淬硬40Cr,纳微米陶瓷刀具AC2Nn2适合在高速、大进给量条件下加工淬硬40Cr。在v=260m/min、f=0.12mm/r、a_p=0.1mm的试验条件下,AC2N陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和扩散磨损为主,AC2Nn2陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和氧化磨损为主。     

用于难加工材料高效切削异面涂层刀具的研制

针对切削难加工材料时刀具前后刀面磨损机理不同、刀具寿命较短的问题,提出了在刀具前后刀面分别制备不同性能涂层的新方法,并对制备的异面涂层刀具进行了切削性能试验。首先对切削难加工材料时刀具磨损机理进行了研究,结果表明,刀具前刀面易于发生粘结磨损,后刀面易于发生磨粒磨损;然后,通过多弧离子镀方法,在前刀面制备了抗粘结能力强的Al Cr N多元涂层,在后刀面上制备了抗磨粒磨损能力强的Ti CN涂层。最后,对制备好的刀具进行了切削性能测试,结果表明,异面涂层能显著提高刀具的综合力学性能。     

微米／纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷刀具切削铸铁的性能研究

利用热压烧结法制备了微米／纳米复合Ti（C,N）／Al2O3金属陶瓷刀具,对研制的三种金属陶瓷刀具（材料编号JT1-JT3）和YG8硬质合金刀具切削铸铁时的切削性能进行了试验研究。结果表明,研制的金属陶瓷刀具适合切削铸铁,其切削性能优于YG8,尤其是JT2刀具不但磨损较小,且加工表面质量较好。分析了刀具的磨损形貌和磨损机理,得出了Ti（C,N）金属陶瓷刀具的主要磨损机理为后刀面磨粒磨损的结论。     

陶瓷刀具材料切削加工G4335V高强钢时的耐磨性能研究

本文对Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具材料切削加工Ｇ４３３５Ｖ高强钢时的切削性能和耐磨性进行了试验研究。结果表明：在低速切削条件下，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具和硬质合金刀具（ＹＴ１５）的抗后面磨损能力相差不大，而在高速切削条件下，前者的抗后面磨损能力远高于后者。Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具前面的磨损形式主要为粘结磨损，后面的磨损形式主要为磨粒磨损。     

MULTI-SCALE AND MULTI-PHASE NANOCOMPOSITE CERAMIC TOOLS AND CUTTING PERFORMANCE

An advanced ceramic cutting tool material Al2O3/TiC/TiN (LTN) is developed by incorporation and dispersion of micro-scale TiC particle and nano-scale TiN particle in alumina matrix. With the optimal dispersing and fabricating technology, this multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic tool material can get both higher flexural strength and fracture toughness than that of Al2O3/TiC (LT) ceramic tool material without nano-scale TiN particle, especially the fracture toughness can reach to 7.8 MPa·m0.5. The nano-scale TiN can lead to the grain fining effect and promote the sintering process to get a higher density. The coexisting transgranular and intergranular fracture mode induced by micro-scale TiC and nano-scale TiN, and the homogeneous and densified microstructure can result in a remarkable strengthening and toughening effect. The cutting performance and wear mechanisms of the advanced multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic cutting tool are researched.     

切削高硬度钢的 Al_2O_3-TiC 陶瓷刀具

采用热压方法制备了含有１０％～５０％ＴｉＣ和不同粒度的Ａｌ２Ｏ３ ＴｉＣ陶瓷刀具，研究了刀具的切削性能。试验表明，在车削合金工具钢时，ＴｉＣ含量为２０％～３０％的微细晶粒陶瓷刀具具有优异的抗剥落性能和最佳的切削效果。     

陶瓷刀具的发展与应用

综述了氧化铝系和氮化硅系两类陶瓷刀具的发展现状 ,阐述了这两类陶瓷刀具的力学性能与切削性能 ,讨论了它们的特点、加工范围以及适合的切削加工用量 ,提出了刀具选择及使用要点     

ZTA陶瓷刀具连续切削淬硬T10A时的切削性能研究

研究两种自主研制的新型ZTA(Al2O3/Zr O2)陶瓷刀具切削淬硬T10A时的切削性能。刀具后刀面磨损量随切削深度和切削速度的增加而增大;刀具的主要磨损形态为后刀面磨损;主要磨损机理为后刀面磨粒磨损和部分粘结磨损。     

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。     

High-Speed Machining of Malleable Cast Iron by Various Cutting Tools Coated by Physical Vapor Deposition

The coating material of a tool directly affects the efficiency and cost of machining malleable cast iron.However,the machining adaptability of various coating materials to malleable cast iron has been insufficiently researched.In this paper,turning tests were conducted on cemented carbide tools with different coatings(a thick TiN/TiAlN coating,a thin TiN/TiAlN coating,and a nanocomposite(nc)TiAlSiN coating).All coatings were applied by physical vapor deposi-tion.In a comparative study of chip morphology,cutting force,cutting temperature,specific cutting energy,tool wear,and surface roughness,this study analyzed the cutting characteristics of the tools coated with various materials,and established the relationship between the cutting parameters and machining objectives.The results showed that in malleable cast iron machining,the coating material significantly affects the cutting performance of the tool.Among the three tools,the nc-TiAlSiN-coated carbide tool achieved the minimum cutting force,the lowest cutting tempera-ture,least tool wear,longest tool life,and best surface quality.Moreover,in comparisons between cemented-carbide and compacted-graphite cast iron machined under the same conditions,the wear mechanism of the coated tools was found to depend on the cast iron being machined.Therefore,the performance requirements of a tool depend on multiple factors,and selecting an appropriately coated tool for a particular cast iron material is essential.