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非对称织构对YT15硬质合金刀具切削性能及其衍生切削的影响

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现代制造工程 2024年第2期 76-85页

作者：杨宇杨发展刘朝伟赵烁隋潇斌青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室青岛266520

为研究非对称织构对刀具的切削性能及其对衍生切削的影响,基于Johnson-Cook模型,利用有限元分别进行无织构刀具(NT)、正向非对称织构刀具(FT)和反向非对称织构刀具(RT)切削45钢的仿真分析,并进行相应的切削实验,对比分析了NT、FT和RT的... 详细信息

为研究非对称织构对刀具的切削性能及其对衍生切削的影响,基于Johnson-Cook模型,利用有限元分别进行无织构刀具(NT)、正向非对称织构刀具(FT)和反向非对称织构刀具(RT)切削45钢的仿真分析,并进行相应的切削实验,对比分析了NT、FT和RT的切削力、切削温度、切屑形态、衍生切削和刀具磨损等。研究发现非对称织构刀具的切削性能要优于无织构刀具,但织构的存在同时会诱发衍生切削现象,对切削性能产生一定的负面影响,加剧刀具磨损。NT、RT和FT的平均主切削力分别为601.9、196.4和419.1 N,织构刀具的切削力较无织构刀具减少了约30.4%~67.4%。结果表明,引入织构后有利于增大剪切角、降低切削力、改善刀尖温度分布和减少切屑的黏附,提高切削稳定性;但织构诱发的衍生切削会加剧织构在切屑流出端的刀面磨损,会在一定程度上影响切削温度、增大切削力,织构与衍生切削的耦合作用使得RT的切削性能优于FT。

关键词：非对称织构刀具正反向微织构刀具衍生切削切屑形态刀具磨损

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表面微织构在切削过程中的研究进展

表面技术 2022年第6期51卷 100-127页

作者：周小容何林袁森周滔田鹏飞邹子川贵州大学机械工程学院贵阳550025 六盘水师范学院贵州六盘水553004 贵州理工学院机械工程学院贵阳550003

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的... 详细信息

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。

关键词：微织构切削力切削温度刀具磨损表面质量钝圆半径自润滑衍生切削

三种不同刀具干切削Al_(2)O_(3)陶瓷生坯切削加工性能研究

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工具技术 2023年第2期57卷 50-54页

作者：朱琦张功达刘亚运王传洋苏州大学机电工程学院江苏省苏州市215137

使用YG6硬质合金刀具、后刀面织构刀具和金刚石刀具对Al_(2)O_(3)陶瓷生坯进行干切削试验。试验结果表明:随着背吃刀量的增加,YG6硬质合金刀具后刀面的磨损区域长度和宽度增加;当背吃刀量较小时,生坯表面质量较好;后刀面织构刀具和金刚... 详细信息

使用YG6硬质合金刀具、后刀面织构刀具和金刚石刀具对Al_(2)O_(3)陶瓷生坯进行干切削试验。试验结果表明:随着背吃刀量的增加,YG6硬质合金刀具后刀面的磨损区域长度和宽度增加;当背吃刀量较小时,生坯表面质量较好;后刀面织构刀具和金刚石刀具能有效提高刀具耐磨性和生坯表面质量,但在切削过程中金刚石刀具产生崩刃现象,且金刚石刀具价格昂贵,不满足经济性要求;在织构参与切削的过程中,织构刀具的后刀面沟槽能起到储存粉末切屑的作用,织构下边沿存在“衍生切削”现象,能有效减少刀具后刀面磨损,提升表面质量。

关键词：陶瓷生坯表面织构表面质量后刀面磨损衍生切削

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表面微织构刀具干切削机理研究

表面微织构刀具干切削机理研究

作者：郑国强福州大学

学位级别：硕士

环境友好的干切削技术是制造业所追寻的理想制造方式。然而缺少了切削液的冷却润滑作用会引起切削温度的急剧上升,导致刀具严重磨损,降低加工质量。摩擦学的研究表明,高性能微织构能使表面获得较好的减摩性、抗粘性和耐磨性。为减轻刀... 详细信息

环境友好的干切削技术是制造业所追寻的理想制造方式。然而缺少了切削液的冷却润滑作用会引起切削温度的急剧上升,导致刀具严重磨损,降低加工质量。摩擦学的研究表明,高性能微织构能使表面获得较好的减摩性、抗粘性和耐磨性。为减轻刀具磨损,将微织构应用在刀具表面。研究了表面微织构刀具的干切削机理,分析了限制其性能提高的因素。具体工作如下:首先,基于金属切削理论和弯矩理论,建立了表面微织构刀具的切削力和切削温度数学模型,揭示了切屑的弯曲断裂机制,为微织构刀具设计奠定理论依据。理论分析发现,微织构可以改变刀具表面的接触情况,缩短刀-屑接触长度,进而降低切削力和切削温度。同时,能够减小抵抗切屑弯曲的弯矩,促进切屑的弯曲断裂。其次,进行了表面微织构刀具的切削仿真,研究了微织构几何参数变化对切削温度的影响,从而优化微织构几何尺寸。切削仿真结果显示,微织构刀具的切削温度低于光滑表面刀具,最大降幅为22.4%。在选定的几何参数范围内,切削温度随微织构与主切削刃间距的减小而降低,随微织构间距的增大先升高后趋于稳定,随微织构深度的增大先降低后趋于稳定,微织构宽度对其影响不明显。然后,研究了激光加工参数对加工尺寸的影响,建立了加工尺寸的预测模型,分析了激光加工对刀具表面性能的影响,确保加工精度符合设计要求。研究表明,激光加工参数对加工宽度的影响不明显,扫描次数和扫描速度对加工深度的影响显著。微织构刀具表面生成W2C和Co O,维氏硬度略有下降。最后,进行了微织构刀具的干车削试验,探究了微织构刀具的干切削机理,分析了限制其性能提高的因素。试验结果发现,在不同的切削速度下,微织构刀具的切削力更小,切屑弯曲半径更小,刀具磨损程度更轻,前刀面摩擦系数略微增大。通过环-块摩擦磨损试验,研究了衍生切削对微织构表面性能的影响。发现在微衍生切削下,微织构表面具有更小的摩擦系数和更低的磨损率。基于理论分析和试验验证,表面微织构刀具可以降低切削力,促进切屑的弯曲断裂,减小切屑与刀具的滑动长度,进而减轻刀具的磨损情况。在切削过程中,微织构的锋利边缘充当了微切削刃对切屑底部进行衍生切削,导致了前刀面摩擦系数的增加。因此,考虑衍生切削效应对微织构刀具的优化设计具有重要指导意义。

关键词：干切削表面微织构切屑断裂刀具磨损衍生切削

后刀面织构化硬质合金刀具干切削氧化铝陶瓷生坯磨损机理研究

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同方学位论文库

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航空制造技术 2018年第6期61卷 38-44页

作者：刘亚运刘莉莉邓建新王伟孟荣段冉李学木山东大学机械工程学院济南250002 河南科技学院新乡453003

针对冷等静压氧化铝陶瓷生坯干切削中出现的刀具磨粒磨损严重等问题,利用激光加工技术制备后刀面织构化硬质合金刀具,对氧化铝陶瓷生坯干切削加工,研究后刀面织构化刀具磨损机理。结果表明在干切削氧化铝陶瓷生坯过程中,刀具前刀面仅有... 详细信息

针对冷等静压氧化铝陶瓷生坯干切削中出现的刀具磨粒磨损严重等问题,利用激光加工技术制备后刀面织构化硬质合金刀具,对氧化铝陶瓷生坯干切削加工,研究后刀面织构化刀具磨损机理。结果表明在干切削氧化铝陶瓷生坯过程中,刀具前刀面仅有轻微磨损,后刀面有较为严重的磨粒磨损。相比硬质合金刀具,后刀面织构化刀具能有效降低刀具磨损,且织构沟槽平行于主切削刃的后刀面织构化刀具(AT-1)能有效提高刀具耐磨性。研究发现后刀面微织构在干切削过程中存在"衍生切削"现象,"衍生切削"能切除刀-工接触表面中的硬质点,避免硬质点加剧刀具磨损;微织构还有储存氧化铝粉末切屑的作用,这进一步减少硬质点对刀具后刀面的影响,延长刀具寿命。

关键词：陶瓷生坯表面织构后刀面磨损衍生切削磨粒磨损

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微织构耐磨损刀具精密制造技术研究

微织构耐磨损刀具精密制造技术研究

作者：蔡倩倩长春理工大学

学位级别：硕士

钛合金属于一种难加工材料,主要采用硬质合金刀具进行切削。钛合金微切削过程中刀具与工件材料间摩擦以及刀具磨损严重影响加工表面质量。通过改善刀-屑接触面之间的摩擦接触状态实现减小刀具磨损、延长刀具使用寿命以及提高表面加工精... 详细信息

钛合金属于一种难加工材料,主要采用硬质合金刀具进行切削。钛合金微切削过程中刀具与工件材料间摩擦以及刀具磨损严重影响加工表面质量。通过改善刀-屑接触面之间的摩擦接触状态实现减小刀具磨损、延长刀具使用寿命以及提高表面加工精度已成为钛合金微切削加工的重要研究课题。已有研究表明在刀具表面加工非光滑微织构可实现抗磨减阻和抗粘附,进而提高刀具表面耐磨性和承载能力。通过在刀具表面合理布置微织构,在切削过程中可以降低切削力和切削热,减少积屑瘤粘附,从而降低刀具磨损,提高刀具耐用度。为深入考察钛合金微切削过程中非光滑表面织构对刀具性能的影响,本文利用激光加工技术在微型车刀表面制备微坑织构,分析激光加工参数对微坑织构加工质量的影响规律,实现工艺参数优化;基于有限元方法对不同结构参数的微坑织构刀具开展微切削仿真研究,分析切削过程中的刀/屑接触状态、切削力以及衍生切削效应,仿真结果表明微坑织构改变了刀-屑的接触状态,微坑织构对切屑的衍生切削减小了切屑对前刀面划伤和犁沟作用,减少了切屑堆积对工件表面质量的影响,同时减少了钛合金黏刀,有助于提高刀具耐磨性。采用自行开发的正交微切削实验系统开展了微织构刀具钛合金微切削实验研究,从刀具磨损长度、宽度、工件表面质量、钛合金黏刀量和切屑形态等方面对无织构刀具和织构刀具性能进行对比分析,考察微织构参数对钛合金微切削性能的影响规律,为进一步微织构刀具微切削理论和工艺研究奠定了基础。

关键词：微切削刀具钛合金微坑织构衍生切削