用于切削金属基复合材料的聚晶金刚石刀具的磨损

聚晶金刚石(PCD)被用于耐磨材料如Al／Si合金和复合材料的机械加工已有好多年了。本文报道用PCD刀具对用SiC颗粒／Al2O3纤维增强的Al合金高耐磨复合材料进行机械加工情况。结果表明，PCD刀具性能不仅在抗磨损方面，而且在加工表面质量方面都超过硬质合金。对刀具磨损痕迹的形貌观察指出，磨损过程包括粘性磨损和金刚石内部形成的缺陷导致最终的类似于疲劳过程的微观和宏观断裂的磨损过程。     

基于切削技术的金刚石刀具磨损特征分析

金刚石刀具的磨损情况决定其使用寿命。用金刚石PCD刀具切削6061-T6镁铝合金工件,通过不同切削速度、切削深度、振动频率、刀具后角时的切削力及切削温度变化,研究不同刀具前后角、进给量、切削转速时的工件表面粗糙度及刀具磨损面积。结果表明:金刚石刀具的切削力和切削温度随切削速度、切削深度的增加而增大,随振动频率的增加而减小;刀具后角增大,金刚石刀具的切削力呈先下降而后缓缓上升趋势,但对切削温度的影响很小。当刀具前角为10°,刀具后角为8°,切削速度为0.46?m/s,切削深度为28?μm,进给量为0.10?mm/r,切削转速为4100?r/min,振动频率为22?kHz,切削振幅为9?μm时,金刚石刀具的磨损面积最小,磨损程度最低,使用寿命最长,但工件的表面粗糙度稍高。      

利用切削加工的刀具磨损精细加工金刚石单晶

金刚石单晶(SCD)具有优越的特性，其硬度极高，作为切削刀具对其精密加工是必不可少的。SCD金刚石作为产品在实际中使用时，必须加工成要求的形状。为了获得SCD的块状模型，通常广泛采用金刚石粉末加以抛光，但这种方法既不经济又太费时。为了使微切削加工用SCD获得要求的形状，本研究则利用切削过程中的刀具磨损，通过实验探讨以铁基材料精密加工SCD。研究发现，铁基材料可去除和抛光SCD，尽管SCD的硬度远远高于铁基材料。对去除率进行了测定，所加工的金刚石表面粗糙度相当于工业加工金刚石，而且比激光加工表面粗糙度要好得多。     

聚晶金刚石刀具磨损研究综述

研究刀具的磨损机理及磨损规律，对于改善切削加工的工艺参数，提高刀具的耐用度和加工生产率，研制新型的刀具材料以及合理地选择刀具材料，提高被加工工件的表面质量，具有一定的理论与实际意义，本文在国内外关于聚晶金刚石刀具磨损机理研究的基础上，详细阐述了聚晶金刚石刀具的磨损形态，磨损成因以及磨损规律，同时提出了该研究领域目前仍然存在急待解决的问题。     

高速切削中金刚石涂层Si3N4刀具磨损与切削力分析

利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在Si3N4刀具上涂覆一层金刚石薄膜,用以对灰口铸铁进行加工.切削试验的主要参数:切削速率为500m/min、700m/min和900m/min,刀具进给量0.1mm/r、0.25mm/r和0.4mm/r,切削深度保持恒定为1mm.为了评估切削过程中的刀具性能,着重对刀具切削力进行分析,证实了切削力随着进给量的增加而显著增大.金刚石薄膜的存在使切削过程保持稳定,同时在刀具上观察到来自工件的铁和锰元素的黏附现象.切削试验是在配有三轴测力仪的数控机床上进行的,由国产软件采集并记录测试结果.通过配有X射线能谱仪的扫描电子显微镜分析刀具磨损并利用轮廓仪进行刀具表面分析.     

CFRP切削加工中刀具磨损研究进展

从不同类基体材料的未涂层、涂层刀具2个方面,综述了CFRP切削加工用刀具的磨损部位及形式。现有研究均以宏、微观实验观测为主,宏观上,磨损位置以后刀面磨损及切削刃钝化最为常见;微观上表现为纤维硬质点与刀具间摩擦所致的磨粒磨损,随着切削温度、速度的提高,同时伴有粘着、氧化磨损。整体来说,金刚石类刀具耐磨性表现最佳,尤其适用于连续切削加工的场合。高强、高硬纤维高频刮擦作用下的磨粒、疲劳磨损仍是该类刀具磨损的主要威胁。当前所采用的辅助工艺(冷却气体、微量润滑、超声振动等)、涂层材料改性、微结构等方法,在一定程度上改善了摩擦条件,抑制了刀具磨损,但仍难以满足CFRP连续高质高效加工需求。可见,如何从微纳观多尺度方向深入研究金刚石类刀具的磨损机理及抑制策略,是CFRP高质高效加工的亟需。     

超声波振动切削刀具磨损的研究

以单因素试验及考虑交互作用的三因素三水平正交试验为基础，对ＹＧ６Ｘ，ＹＷ１，ＹＴ１５刀具超声振动车削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢工件后刀面磨损的影响因素进行研究与分析。     

CVD金刚石涂层刀具切削性能与磨损机理研究

针对普通刀具切削质量差、刀具耐用度低等问题,对CVD涂层刀具制备方法及切削性能进行研究。首先以硬质合金刀具为基体通过CVD方法制备金刚石涂层,分析涂层表面形貌。然后在不同条件下进行铝合金材料的干式切削试验,分析金刚石涂层对切削力、切削温度以及工件表面粗糙度的影响规律。最后,通过对刀具磨损机理的分析,讨论涂层对刀具使用寿命的影响。研究结果表明,所制备的涂层刀具能够降低切削力和切削温度,大大提高刀具的切削性能和工件的表面质量,并能有效提高刀具使用寿命。     

金刚石烧结体切削刀具的前景展望

金刚石烧结体切削刀具的前景展望７０年代，ＧＥ公司开发生产了金刚石烧结体。金刚石烧结体是由金刚石微粉直接相互结合，硬度和强度高，可焊接性好，其用途日益广泛。由于金刚石易和铁族元素发生反应，所以，金刚石烧结体适用于制作加工铝合金等非铁金属或木材、石膏板等...     

刀具磨损对PCBN刀具切削过程的影响

本文研究了ＰＣＢＮ刀具切削淬硬高速钢的刀具磨损形态、耐磨性能、考察了ＰＣＢＮ刀具的“自锐”行为及其对刀具切削机理和加工表面粗糙度的影响，并分析了ＰＣＢＮ刀具的破损问题，ＰＣＢＮ刀具在较低的速度下切削淬硬高速钢时有副切屑形成，本文认为副切屑的形成和消失与积屑瘤无关而与切屑温度有关。     

超声波振动切削刀具磨损的研究

以单因素试验及考虑交互作用的三因素三水平正交试验为基础，对YG6X、YW1、YT15刀具超声振动车削1Cr18Ni9Ti不锈钢工件后刀面磨损的影响因素进行研究与分析。     

金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片。进行铸铁的单因素切削试验,并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究。结果表明:纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片只适宜小切削用量下铸铁的切削加工,切削铸铁时主要以磨损的形式失效,其主要的磨损失效机理是冲击磨损和崩碎切屑的研磨。     

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削SiCp/Al的适应性及失效机理

用切削力实时测量，后刀面磨损量检测以及扫描电镜下检查刀面涂层等手段，研究了CVD金刚石薄膜涂层刀具对切削SiCp/Al复 适应性，并探索了金刚石薄膜刀具的磨损破及其影响因素，结果表明，金刚石薄膜脱落是这类刀具的主要失效形式，适当参数下沉积的金刚石薄膜涂层刀具对某些成分和组织结构的SiCp/Al精加工和半精加工具有较好的适应性。     

多切削刃刀具磨损特性分析及改善措施研究

为了研究刀具多刃参与切削加工过程中两相邻直线切削刃的过渡圆弧处磨损过于严重的原因,从而提出减少圆弧刃的磨损程度的改善措施.利用有限元软件Deform-3D,以滚刀三维模型为例,通过合理简化有限元模型,分析了多切削刃切削过程中切屑的流动状态及压强和热力场.仿真结果表明:造成多切削刃刀具圆弧刃磨损严重的最主要原因是该处散热差,热积累严重;增加圆弧刃半径和给刀具添加特定涂层可以改善该处散热,减小圆弧刃磨损.该研究结果对多切削刃刀具的设计和制造有一定指导意义.     

铝合金高速切削刀具磨损研究进展

由于铝合金高速切削过程中切削温度高,导致刀具严重磨损,降低了刀具寿命和零件加工精度,因此准确预测刀具磨损和分析刀具磨损规律至关重要。分别从刀具寿命模型和刀具磨损速率模型概述刀具磨损理论模型研究进展,基于切削用量、刀具性质和冷却方式分析刀具磨损规律。从已有研究来看,在铝合金高速切削过程中刀具磨损随切削速度和进给量增大而增大,切削深度无明显规律;常见刀具磨损有黏结磨损、磨粒磨损和扩散磨损,其中黏结磨损为主要刀具磨损机制。