涂层硬质合金刀片切削性能的试验研究

为确定涂层硬质合金刀片的切削效果,对国产ＴｉＣ涂层与不涂层的硬质合金可转位式刀片在相同的切削条件下进行切削力、刀具磨损、摩擦系数等试验。试验结果表明ＴｉＣ涂层硬质合金刀片在提高切削性能方面效果是显著的,使切削力与摩擦系数降低１０％～１５％。     

稀土硬质合金刀片切削性能

通过切削性能对比试验证实，研制的稀土硬质合金刀片ＹＴ８ＲＥ及ＹＧ６ＲＥ的切削性能，分别比普通硬质合金刀片ＹＴ１５及ＹＧ６优越。以ＹＴ８ＲＥ及ＹＴ１５刀具切削４５钢时，前者与者相比，切屑变形系数降低８％，切削力约下降７．５％，刀具耐用度提高２０％以上。以ＹＧ６ＲＥ及ＹＧ６刀具加工冷硬铸铁时，前者比后者切削力降低约６％，刀具耐用度平均提高４８％以上。     

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明:TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%~40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。     

涂层硬质合金刀片耐磨性能的研究

作者用目前中国的几种较有代表性的涂层硬质合金刀片,加工高强度合金钢和碳素钢,进行了系统的切削试验。结果表明,涂层刀片的耐磨性明显地高于未涂层刀片,TiC涂层和多层刀片的耐用度最长。作者还在较宽的切削速度范围内,研究了涂层刀片的T—v规律,证实涂层刀片的耐用度曲线具有“驼峰”。此外,还对涂层刀片的耐磨性能的机理,进行了分析与解释。本文将有助于人们对涂层刀具的推广与认识。     

纯铁切屑形成特征及影响因素研究

采用正交切削试验,研究了纯铁材料在不同切削速度下切屑形成特征及变形机理,开展了刀具前角、切削用量、冷却润滑方式等切削工艺参数对纯铁切屑变形规律的影响试验.结果表明,纯铁切屑呈现显著的剪切滑移变形特征,切削工艺参数仅对切屑中晶粒的变形程度产生影响;低速切削时切屑在前刀面上具有"滑-停-滑"现象,晶粒破碎严重,而高速时停留现象减小甚至消失,晶粒呈拉伸状变形;随着切削速度和刀具前角的增加,切削力、切屑变形系数显著减小,切削力则随进给量的增加而增加,但切屑变形系数则呈减小趋势;相同切削用量时,水冷方式下切削力和切屑变形系数最小,而干切时最大.试验结果对纯铁材料选择合适的工艺参数以改善其加工性能具有重要的参考意义.     

硬质合金表面技术及涂层基体的研究

自行设计制造了φ60mm钟罩式化学气相沉积炉、等离子体增强化学气相沉积TiN实验装置、TiN涂层磁控反应溅射装置和乙腈挥发装置等,系统地研究了涂层压力等工艺参数对涂层合金性能的影响,制定了较为合理的工艺,试制出性能较为理想的涂层刀片。以YT14刀片为基体,采用CVD法进行TiC、TiN和TiC(N)涂层后的样品在加工高强度钢时,其耐用度相当于YT14刀片的5～6倍。应用中温CVD法涂敷的Ti(CN)涂层合金,其显微硬度值(HV)为18～25GP_2,抗弯强度下降值仅为16％(高温CVD涂层合金的     

高速车削Inconel718时切削力研究

切削力是高速切削加工过程中的一个重要的因素。本文采用sialon陶瓷刀具对镍基合金Inconel718进行了高速车削试验。研究了不同切削速度下切削力、刀具磨损和表面粗糙度相互关系。通过切屑的宏观形态计算得到定量的切削变形系数、剪切角、剪应变,直观分析考察了Sialon陶瓷刀具加工镍基合金时变切削力与形系数及剪切角大小随速度变化的规律。     

磨削参数对硬质合金刀片圆弧表面锯齿的影响

为了控制硬质合金刀片圆弧刃处的表面质量,通过分析单颗磨粒与工件的接触长度和最大未变形切屑厚度的关系,建立了其磨削力学模型.基于正交试验的方法,对该硬质合金刀具进行不同磨削参数的加工实验,并采用VHX-600超景深光学显微镜等观测仪器对刀具圆弧面的锯齿深度和表面粗糙度进行观测.结合圆弧刀刃的磨削力学模型和实验加工结果,并基于锯齿成型机理分析了不同磨削参数、刀片材料以及结构等对刀片圆弧的锯齿及粗糙度的影响规律.结果表明,提高砂轮转速、降低圆弧转动速度、减小磨削深度、控制刀片材料的质量、合理设计刀片结构可以提高刀片圆弧处的表面质量,提高刀具的耐用度.砂轮磨削圆弧转动速度为24 m/s、圆弧转动速度为8 °/s、磨削深度为0.05 mm时磨削效果较佳,可以获得较小的磨削力、锯齿深度及表面粗糙度.     

CVD金刚石涂层刀具在石墨加工中的应用

CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工.本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明：CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热的优异性能,与未涂层刀具相比,大幅提高了刀具的耐用度.     

磁场作用于工艺系统对切削过程影响的试验

通过试验研究磁场作用于工艺系统对切削力、刀具磨损、系统稳定性及加工精度的影响，根据切削区摩擦系数的对比试验和磁畴理论分析了磁场对刀具刃磨后表面残余应力的影响。对其机理进行了探讨。研究表明，磁场作用结果使刀具磨损减小、切削力降低、工艺系统稳定、加工精度提高。     

矩形槽切削的切削力及切屑横向变形的研究

本文指出,矩形槽切削时的切削力可以看成由三部分组成:a、刀具主切削刃作直角自由切削产生的切削力;b、刀具副切削刃产生的切削力;c、切屑横向变形引起的切削力。通过分析表明,矩形槽切削时,切削力较自由切削时大的主要原因是由于切屑的横向变形受到限制而产生附加应力场,造成流屑过程中切屑两侧与工件已切槽侧壁发生严重摩擦所致,而刀具副切削刃产生的切削力几乎是可以忽略的。     

正交切削淬硬45钢绝热剪切临界条件实验研究

进行了3种硬度淬硬45钢的正交切削实验,通过金相观测研究了切削条件对第一变形区绝热剪切的影响,得到了淬硬45钢在正交切削过程中的绝热剪切临界切削条件,并分析了平均切削力和切屑变形.结果表明：淬硬45钢的绝热剪切临界切削速度随着切削厚度的减小或刀具前角的增大而增大.材料硬度越高,临界切削速度越小.在绝热剪切发生时,平均切削力不发生突变.在绝热剪切发生之前,带状切屑的变形系数随着切削速度的增大而减小,并逐渐趋近于1.     

基于SEM的原位纳米切削实验研究

利用自主研制的纳米切削装置,对单晶铜材料开展了基于SEM在线观测的原位纳米切削实验.分析了纳米尺度切削深度为10~200,nm时的切屑形态以及材料去除机制.研究了金刚石刀具刃口半径以及切削速度对切屑变形系数的影响.结果表明,随着纳米尺度切削深度的减小,切屑变形系数逐渐增大,且当切削深度小于刀具刃口半径时,切屑变形系数急剧增大.此外,刃口半径和切削速度对切屑变形系数也有着重要的影响.刃口半径越大,切屑变形系数越大,而切削速度越快,切屑变形系数越小.     

涂层刀具的有限元分析

为研究Ti Al N/Ti N涂层厚度、层数与涂层结构对刀具的磨损、使用寿命的影响,在相同切削条件下,采用有限元软件DEFORM模拟了未涂层刀具、Ti N涂层刀具、Ti Al N复合多层涂层刀具切削45钢的切削过程,分析了不同涂层刀具的温度场、应力场、主切削力与磨损情况分布变化规律,仿真结果表明,相对于未涂层处理刀具和Ti N涂层刀具,Ti Al N复合多层涂层能够明显降低刀具切削力、切削热,减小磨损,保护切削刃,提高刀具的使用寿命,对于复合多层涂层刀具的设计与加工工艺都具有非常重要的参考意义.     

涂层氮铝钛(TiAlN)硬质合金刀具的研究

涂层氮铝钛（TiAIN）硬质合金是一种新型材料，相比于未涂层硬质合金具有更高的切削性能。文中通过多次实验，并和未涂层硬质合金的刀具寿命作了比较。研究结果表明，该涂层刀具有很高的耐磨性，与未涂层刀具相比，大幅提高了刀具的耐用度。     

基体的梯度结构对涂层硬质合金性能的影响

通过控制烧结气氛制备了均质和梯度结构的硬质合金基体，并用化学气相沉积制成涂层硬质合金及切削刀片。采用光学显微镜和扫描电镜观察，通过显微硬度抗弯测试和切削试验对均质基体和梯度基体的涂层硬质合金的组织特征与性能进行对比研究。研究结果表明，梯度结构的硬质合金基体可以提高涂层硬质合金的抗弯强度；相对于均质基体的涂层硬质合金刀片，梯度基体的涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能。基体涂层合金的组织结构及断口特征显示，梯度基体表层韧性区可阻碍裂纹的扩展。     

刀具切削刃圆弧在精密切削中的作用

通过用高速摄影机对刀具切入过程的观察,本文指出刀刃钝圆半径的大小明显地影响着滑擦阶段经历时间的长短。文中比较了不同材料刀具的切薄能力和不同工件材料的可切薄性,研究了在精密切削条件下,刀刃钝圆半径对切削力、切削力比、切屑变形系数、加工硬化和鳞刺高度的影响,并建立了精密切削时的切削模型。     

纯铁的切削性能研究

本文对纯铁的切削性能进行了试验研究。试验发现,刀具前角是影响纯铁切屑变形和切削力的主要因素,且影响非常显著。此外,纯铁的切削力曲线中有驼峰出现,这与前人试验结果不同。     

硬质合金TiN涂层的残余热应力数值分析

采用有限元方法分析了硬质合金氮化钛涂层的热残余应力,试样采用圆柱体状的轴对称几何模型和自由边界条件,分析了涂层厚度、基体参数和过渡层对残余热应力的影响.计算表明:TiN涂层中出现较大的拉应力(1 GPa以上),而硬质合金基体中出现较大的压应力(-0.8 GPa左右).涂层中的拉应力随硬质合金基体中钴的质量分数和涂层厚度的增加而明显减小,因此通过增加基体中的钴的质量分数和涂层厚度可以减小涂层中的拉应力.当采用TiC过渡层时,涂层应力可以减小25%,且采用TiCN梯度过渡层时效果更好.     

淬硬钢切削过程分析

从微观角度和刀具的导热性分析了Si_3N_4陶瓷刀具与硬质合金刀具切削过程,并观察了不同的切屑,证明陶瓷刀具切除的切屑有热变形的特点。