离子镀TiCN和TiN工具涂层的微结构与切削性能

采用电弧离子镀技术在硬质合金铣刀和钻头上镀覆了TiCN和TiN涂层,研究并比较了两种涂层的微结构与力学性能,以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,TiCN和TiN涂层同为单相的Na-Cl型结构,并都呈现(111)择优取向的柱状晶,TiCN涂层的硬度为34.6GPa,远高于TiN涂层25.1GPa的硬度。在高速铣削条件下,TiCN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约三分之一。TiCN涂层钻头在钻孔数为TiN涂层钻头两倍时的磨损量仍低于TiN涂层钻头。TiCN涂层的高硬度及在较高切削线速度下的减摩作用是这种涂层刀具寿命提高的重要原因。     

硬质合金麻花钻涂层性能试验研究

涂层能够有效改善刀具的切削性能,在理论分析与试验研究基础上,对比分析了涂层麻花钻与未涂层麻花钻切削过程中的轴向力大小,同时对比分析了七种涂层材料对硬质合金麻花钻切削性能的改善程度。试验结果表明:相对于未涂层麻花钻而言,涂层麻花钻切削过程中的轴向力明显减小,刀具耐用度显著提高;不同涂层材料对刀具切削性能的改善程度不同,在考察的七种涂层材料中TiCN、TiAlCN和TiAlN涂层对麻花钻耐用度改善效果最为明显,而AlCrN和CrN+TiN涂层相对较差。     

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。     

淬硬钢的铣削加工

介绍适合于淬硬钢铣削加工的刀具材料与刀具涂层技术。针对淬硬钢的铣削加工,通过切削实验,比较硬质合金铣刀不同涂层材料的切削性能,探索适合高度金属材料的高速加工方法。     

基于彭恒武判别法的高速面铣刀综合性能评价

在分析高速面铣刀变形和振动对其综合切削性能影响的基础上,采用均匀试验设计方法,通过高转速条件下铣刀变形和固有特性数值分析,获得高速面铣刀最大变形与共振频率回归模型;采用彭恒武判别法建立高速面铣刀综合性能判据,并对典型结构高速面铣刀性能进行了综合评判。结果表明,弹性模量、密度等铣刀材料属性对其安全性和高效切削性能具有重要影响;采用铣刀综合性能判据,可有效地控制其变形和共振范围,获得良好的综合切削性能;采用上述评价方法设计的高速面铣刀切削高强度铝合金时,金属切除率达到129600mm3／min,表面粗糙度小于0．8μm,其综合性能满足高速切削要求。     

高速面铣刀设计模型的热力耦合评判方法

基于热力耦合场分析评判高速面铣刀的设计模型。依据需求层次理论,给出高速铣刀性能层次结构,提出高速铣刀性能评判方案;针对高速可转位铣刀串联系统的失效特征和高速铣刀动平衡精度要求,确立高速面铣刀的基本结构,采用均匀试验设计方法获得铣刀组件材料设计方案,构建高速铣削铝合金直径为63mm的面铣刀设计模型;进行高速面铣刀热力耦合场分析,研究铣刀组件材料和转速对其最高切削温度、最大等效应力和刀片位移的影响,评判和优选出可用于高速铣削铝合金的高速面铣刀设计方案;通过高速面铣刀切削铝合金试验,利用铣刀动平衡精度、安全性、切削效率和已加工表面粗糙度试验结果,测试铣刀的高速切削性能满足高速切削要求。     

基于银虎涂层的方肩铣刀切削性能试验研究

为了研究银虎涂层方肩铣刀刀片的切削性能,进行不同刀具涂层材料的方肩铣刀切削表面质量和使用寿命的对比试验研究。利用不同刀具涂层材料的方肩铣刀分别对合金工具钢40Cr Mn Mo7和灰铸铁HT300进行切削试验,并对样件的加工表面质量和切削寿命进行对比分析。研究结果表明:具有银虎涂层的方肩铣刀刀片加工表面质量好、刀具切削寿命长,具有强力、高效、精确、可靠的加工特征。     

坚韧的TiCN刀具涂层

新一代的耐磨涂层TiCN是由多重涂层结合而成,总厚度为0.002mm,其硬度明显高于TiN涂层。而且TiCN涂层可以最大限度地防止磨料磨损并具有出色的热化学稳定性和卓越的润滑性。 Niagara Cutter公司根据四种不同类型(直径均为15.9mm)无涂层高速钢、TiN涂层高速钢、TiCN涂层高速钢和整体硬质合金的四槽端铣刀所进行的切削试验表明,这四种刀具材料铣刀所达到的切削速度分别为425、900、1200和1500r/min。试验工件材料为4140钢,零件硬度为HB275。还有一厂家将TiCN涂层刀具与高速钢刀的切削     

高速轴向车铣45钢刀具磨损的研究

介绍了轴向车铣加工的特点,通过试验得到了高速轴向车铣加工45钢时刀具的磨损曲线,分析了在水冷和干切削时TiN涂层和金属陶瓷刀具的磨损特点,得出采用干切削更有利于延长刀具使用寿命,且TiN涂层刀具比金属陶瓷刀具更适合高速轴向车铣加工45钢.     

TiN涂层弧齿锥齿轮铣刀切削特性的应用与研究

本文探讨了 TiN 涂层的弧齿锥齿轮铣刀刀头在标准切削用量、高速切削用量、高速精切用量下,加工低、中硬材料时的切削特性。实验证明,涂层刀具与未涂层刀具一样无法克服加工低硬度材料时的“粘刀”现象;而加工中硬度材料时,随着切削用量的加大,工效相应提高4～5倍。同时,采用涂层的粗切刀进行高速精切,不仅可以代替精切刀,而且可以提高齿轮表面的光洁度。     

Milling of MAR-M247 nickel-based superalloy with high temperature and ultrasonic aiding

This study investigates the properties of machining MAR-M247 nickel-based superalloy combined ultrasonic vibration with high-temperature aided cutting. Taguchi experimental design was adopted to identify the influence of machining parameters on the machining characteristics. The six machining parameters, namely cutting tools for different materials; depth of cut; cutting speed; feed rate; working temperature; and, ultrasonic power. The machining characteristics analyzed include surface roughness, flank wear, cutting force, and milling temperature. According to the experimental results, when the cutting speed is greater than 90 m/min, P-type tungsten-carbide cutters with or without a Ti-alloy coating were unable to endure the very high temperatures generated in milling MAR-M247 nickel-based superalloy. The tungsten-carbide cutters melted and fractured. Due to the insufficient toughness of cermet cutters, the periodic high-impact stress causes severe cutter fractures when the cutting speed is greater than 60 m/min. When the cutting speed was less than 40 m/min, the cutter temperature was not significantly increased. Thus no melting or fracture of the cutters was found. Furthermore, when the cutting speed was less than 40 m/min, and fluid containing nano-particles of 5–23 nm in size was used, the cutter-workpiece friction force was reduced and the cutter life was extended.     

Tribological evaluation of TiN and TiAlN coated PM-HSS gear cutter when machining 19MnCr5 steel

Two PVD coated powder metallurgy high speed steel (PM-HSS) gear cutters were investigated when machining helical gears made from AISI 19MnCr5 steel with hardness between 140 and 180 HV. Machining trials were carried out with gear cutters coated with TiAlN (nano layers) and TiN (mono layer). Crater and flank wears were measured and analysed after all the machining trials. Analyses of the worn tools show that the TiAlN coated gear cutter performed better than the TiN coated gear cutter. This can be attributed to its nano layers and the higher hardness of the TiAlN coating. The dominant tool wear mechanisms were adhesion, abrasion, delaminating of the coating layer and chipping of the cutting edge.     

球头铣刀高速切削Inconel 718的刀具磨损研究

为了实现航空高温合金的高速高效加工,通过对Inconel718的铣削试验,分析了涂层球头铣刀切削高温合金时的加工性能。试验结果表明,乳化液在90m/min的切削速度下仍然具有较好的冷却润滑作用。通过对TiAlN涂层和TiAlN+Al2O3涂层刀具的对比试验,证明TiAlN涂层具有优异的耐磨性,可显著提高加工高温合金时的刀具寿命。     

铜合金的高速铣削加工的研究

通过对铜合金的高速铣削加工实验,对铜合金的高速铣削加工时的切削力、金属去除率、表面质量、切削热、刀具材料及刀具耐用度进行分析和研究.从而得出,硬质合金和人造金钢石非常适合于对铜合金的高速铣削加工,而且用高速铣削加工出的铜合金零件的表面质量和加工精度是非常理想的,往往毋需再进行进一步的精加工.     

硬质合金刀具高能离子源增强多弧镀AlCrTiSiN梯度涂层制备及性能研究

采用离子源增强的多弧离子镀新技术,在硬质合金刀具表面制备了不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN梯度涂层,并对涂层组织结构、残余应力、结合强度、摩擦磨损以及铣削和钻削加工灰铸铁性能进行了详细的研究。结果表明：不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN涂层主要由固溶的(Al,Cr) N、(Al,Ti) N相和非晶态Si₃N₄相组成。其中,含Si层梯度变化最缓和的G3(Gradient 3)涂层具有较高的结合强度,较低的残余压应力、摩擦因数和磨损率。铣削和钻削试验显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为磨粒磨损和粘着磨损。G3涂层降低了磨粒磨损,其刀具的铣削和钻削寿命均最高,这主要得益于其含Si层的梯度设计、适当的压应力(-3.8 GPa)以及良好的膜基结合强度。研究结果表明,通过对含Si层进行梯度设计可显著提高涂层刀具的切削性能。     

切削参数对粗精铣合体刀具铣削加工表面质量的影响

采用硬质合金刀具,通过单因素实验对铸铝材料的表面铣削加工过程进行研究,获得最佳的切削参数,提高加工表面质量。实验以粗精铣一次完成工艺代替粗加工—精加工分步完成的加工工艺,研究粗精铣合体刀具加工中最佳的切削参数组合。实验结果表明,对于铸铝零件,切削加工的最佳切削参数组合为:切削速度v=3000r/min、进给量f=1000mm/min、背吃刀量a p=0.3mm。通过比较不同工艺下切削参数与表面质量之间的关系,得出在相同表面质量的要求下,粗精铣合体刀具在铣削过程可简化加工工艺,缩短加工时间。     

面向加工中心的高速铣刀优选系统

针对加工中心高速铣削中刀具及其切削参数选择问题,以已有高速铣削机理研究成果为基础,进行工件高速铣削加工特征研究,并建立高速铣刀优选目标模型和优选规则,完成了基于关系型数据库的高速铣刀优选系统的开发.结果表明,采用该系统优选的铣刀及其切削参数进行高速铣削加工,能有效提高加工品质和加工效率、降低加工成本.     

高速干切削铁基粉末冶金零件时细晶粒硬质合金刀具的切削性能研究

用细晶粒硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的高速干切削试验。研究了切削参数与刀具耐用度以及加工表面粗糙度的关系,给出了刀具的主要磨损形态,通过能谱分析研究了刀具的磨损机理。结果表明:所选用细晶粒硬质合金刀具具有较高的刀具耐用度和较好的加工表面粗糙度,适合于铁基粉末冶金的加工;细晶粒硬质合金的主要磨损形态是前刀面的月牙洼磨损;主要磨损机理是扩散磨损、粘结磨损。