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。     

高速铣削AISI 4340合金结构钢时涂层刀具磨损机理研究

针对AISI 4340合金结构钢难加工的特点,选用PVD硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,选用扫描电子显微镜(SEM)观察失效刀具表面的磨损形貌特征,选用能谱分析仪(EDS)分析磨损刀具表面的元素分布及含量,揭示刀具的磨损机理。研究结果表明:刀具寿命与切削参数选取有关,随着切削速度的增加,刀具磨损加快,刀具寿命降低。硬质合金涂层刀具的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,前刀面磨损机理主要是粘结磨损、涂层剥落、切削刃微崩刃;后刀面磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、微裂纹。     

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.     

涂层硬质合金刀具车削50钢的切削力与刀具磨损机理研究

涂层工艺可以提高硬质合金刀具的切削性能。以发动机主轴、锻造齿轮和轧辊等机械零件上广泛应用的50正火钢作为研究对象,采用多层涂层硬质合金刀具进行车削加工试验,研究切削参数对切削力的影响规律以及高速干车削条件下刀具的磨损机理。研究结果表明：切削速度v<250m/min时,三向切削力随着切削速度的增大而减小,随着切削深度的增大而增大,随着进给量的增大先减小后增大。涂层硬质合金刀具的主要磨损形态有硬质点磨损和黏结磨损,其中硬质点磨损贯穿刀具磨损全过程;刀具在不同磨损阶段有不同程度的扩散磨损和氧化磨损。涂层硬质合金刀具破损时出现崩刃、涂层剥落、裂纹破损和积屑瘤等现象。     

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。     

高速切削Inconel 718刀具磨损形态和机理分析

利用涂层硬质合金刀具对Inconel 718进行了高速干切削试验,采用扫描电子显微镜SEM和能量分散光谱EDS扫描,对不同切削参数下刀具的损坏形态和损坏机理进行了研究。分析结果表明刀具损坏形式主要有前刀面磨损、后刀面磨损、剥落和崩刃。刀具损坏机理主要是粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和扩散磨损等。     

钛合金切削加工中刀具寿命和刀具磨损的研究

钛合金是典型的难加工材料,提高钛合金的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。本文选用Ti-6Al-4V作为工件材料,选取两种不同的硬质合金和一种聚晶金刚石(PCD)作为刀具材料,对切削加工中刀具寿命和刀具磨损进行了试验研究。研究结果表明:PCD刀具寿命明显高于硬质合金刀具,在高速下优势尤其明显;两种硬质合金刀具低速下主要是粘结磨损,高速下主要是粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损;PCD刀具主要是微崩刃和石墨化引起的沟槽磨损。     

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。     

铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削刀具寿命及刀具磨损研究

使用高速钢和硬质合金刀具,在机床转速n=2000-5000r/min、进给速度vf=1000mm/min、轴向切深ap=20mm、径向切宽aw=10-20mm的切削用量范围内对铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削加工刀具寿命及刀具磨损进行研究。结果表明:M42高速钢刀具由于刀具磨损率高、刀具破损和粘结严重而不适合该结构件的重负荷铣削;非波刃粉末冶金高速钢和硬质合金刀具具有良好的适应性,但无刀尖圆弧半径的高速钢刀具易发生刀尖破损,涂层硬质合金刀具易发生涂层过早剥落;波刃粉末冶金高速钢刀具易于发生刀具严重粘结,只宜在较低的机床转速下进行重负荷铣削加工;机床转速和径向切宽对刀具寿命有显著影响。     

钛合金TA15铣削刀具磨损机理研究

为研究已加工面对硬质合金铣刀回弹摩擦的影响,采用2种相同的刀具(不同切削宽度)在冷却液条件下对钛合金TA15进行切削加工试验,同时对比研究切削过程中刀具磨损形貌、磨损机理。通过试验研究表明,回弹摩擦对刀具磨损影响不大,2种刀具都出现粘钛、微崩刃、磨粒磨损等现象,但是出现时间存在明显差异。粘结磨损、磨粒磨损是刀具磨损主要磨损机理。粘结磨损、磨粒磨损是导致刀具微崩刃、崩刃主要原因。微崩刃、崩刃是刀具失效的主要原因。     

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。     

陶瓷刀具高效干车削冷轧辊的刀具磨损机理

采用陶瓷刀具干车削硬态条件下的冷轧辊,分析了不同切削条件下陶瓷刀具的寿命、刀具磨损形态,并分析了裂纹、剥落和崩刃过程。试验和理论分析证实:陶瓷刀具高效切削冷轧辊时,裂纹的生成和扩展是造成刀具失效的主要磨损机理。     

PCD刀具微细铣削硬质合金刀具磨损研究

使用PCD刀具进行微细铣削硬质合金的刀具磨损试验,研究了PCD微细铣刀的磨损形态和磨损机理。结果表明,PCD微细铣刀的磨损主要集中在刀尖和底刃上,造成刀具磨损的原因主要包括粘结磨损、磨料磨损以及微崩刃。刀具磨损导致硬质合金加工表面粗糙度逐渐增大。     

高速铣削淬硬钢刀具磨损机理的研究

通过工具显微镜、扫描电镜以及能谱分析的方法对K30刀具高速铣削淬硬钢的磨损形态和磨损机理做了研究,从试验结果看出由于粘结磨损、磨料磨损、扩散磨损以及其他磨损等原因使得硬质合金刀具高速铣削淬硬钢时刀具的磨损主要发生在刀具的后刀面,主要的磨损形态是片状剥落、微崩刃以及边界磨损等,前刀面的磨损和常规切削下磨损形态不一样,主要集中在刀刃处,距离刀刃一段距离有较小剥落现象出现.     

TiAlN涂层刀具高速铣削颗粒增强铝基复合材料时的磨损行为

使用YS8硬质合金TiAlN涂层立铣刀分别对SiC颗粒和Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行高速铣削试验,结合切削过程对刀具磨损形式、微观磨损形貌以及磨损机理进行了分析。结果表明:磨粒磨损、涂层脱落和微崩刃是涂层刀具的主要磨损形式;增强颗粒尺度越大,刀具微观磨损划痕和微崩刃凹坑越明显;涂层刀具铣削颗粒增强铝基复合材料不具备优势。     

基于车铣技术的刀具磨损和破损分析

在车铣加工中心上，分别采用硬质合金和TiN涂层硬质合金刀片，对铝合金和不锈钢工件进行了车铣加工的刀具磨损试验，研究分析了车铣刀具的磨损和破损特征。研究表明，车铣铝合金的刀具磨损机理主要以刀具表层材料的黏结磨损为主，而车铣不锈钢的刀具磨损机理主要以刀具表层材料的疲劳-剥落磨损为主。车铣不锈钢时，刀具的损坏形式常常以微崩刃、前刀面的剥落和碎断等破损形态为主。     

涂层刀具切削铁基粉末冶金复合材料时的磨损机理

研究了切削NbC颗粒增强铁基粉末冶金复合材料时的刀具磨损性能及其机理.研究表明,涂层刀具的耐磨性稍优于超细晶粒及普通硬质合金刀具,涂层刀具前刀面主要发生磨粒磨损,由此引起涂层的剥落和前刀面月牙洼的形成,最终导致刀尖部位产生崩刃,而后刀面磨损主要由磨粒磨损引起.此外,加工过程中刀具还会产生轻微粘结磨损.     

不同金属夹杂物对曲轴钢加工过程中刀具磨损及表面完整性的影响

研究了六种含有不同夹杂物曲轴钢的车削性能,开展了车削刀具磨损试验,并在线采集切削力,刀具后刀面磨损VB值和工件表面粗糙度每20min记录一次。通过扫描电镜和能谱仪对刀具磨损机理进行研究,同时用光学显微镜测量表面完整性。刀具磨损初期以磨粒磨损和涂层剥落为主;刀具进入稳定磨损阶段,出现崩刃和积屑瘤,崩刃引起的破损是刀具磨损加剧进而失效的主要原因。以氧化铝形式存在的铝夹杂物在车削中加剧了破损,使刀具寿命和表面完整性恶化。选用锰夹杂物作为固体润滑剂,延长了刀具寿命,提高了曲轴钢的切削性能。在曲轴钢的车削过程中,表面完整性与刀具磨损密切相关,刀具磨损越小,表面粗糙度越低,加工质量越好。     

加工In718时硬质合金涂层刀具的磨损机理

采用硬质合金涂层刀具对镍基合金In718进行了车削试验,分析了硬质合金刀具的磨损形态、磨损机理,并给出了不同条件下的刀具寿命。结果表明,涂层硬质合金切削In718时的主要磨损形式为涂层剥落。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiC_p复合材料的实验

针对SiC颗粒硬度高,切削Al/SiCp复合材料时刀具磨损剧烈,本文提出用具有较高硬度、韧性及良好抗磨损能力的WC-7Co制备纳米硬质合金刀具,并对Al/SiCp复合材料进行了切削实验。研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损;Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%～50%。实验表明,纳米硬质合金较普通硬质合金更适于加工Al/SiCp复合材料。