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摘要:目的 提高涂层硬质合金刀具加工钛合金的切削性能及加工效率.方法 采用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)对经过磨削加工的YG8硬质合金车削刀片前刀面进行抛光预处理,并使用CVD与PVD涂层工艺制备涂层.运用单因素试验法,对抛光涂层硬质合金刀片进行切削TC4钛合金的刀片耐用度试验,分析钛合金加工过程中刀具种类及切削参数变化对刀片耐用度的影响规律.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析刀片的磨损机理.结果 经过化学机械抛光处理后,硬质合金刀片的平均粗糙度由87 nm降低为19 nm,降低幅度达78.2%.相同切削参数时,抛光CVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削CVD硬质合金刀片提高了75%,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削PVD硬质合金刀片提高了8.3%.可见采用化学机械抛光对硬质合金刀片进行加工是提高刀片表面平整度及耐用度的重要途径.结论 抛光CVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削CVD硬质合金刀片,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削PVD硬质合金刀片.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:以螺钉夹紧SCLCR2020K09型号车刀为研究对象,采用marc有限元软件分析偏心距e取值对可转位车刀刀杆和螺钉静态及动态切削时应力、应变和变形量的影响,揭示了偏心距e变化对车刀刀杆和螺钉应力、应变和变形的影响规律:车刀刀杆和螺钉所受应力、应变和变形量有随偏心距增大而增大的趋势,仿真得到e=0.15 mm和e=0.2mm时应力应变和变形量变化较平缓,是该型号车刀较好的偏心距值.在此基础上进行了车削实验,比较了各偏心距下刀片的寿命和磨损情况.实验结果表明:在e=0.1 mm、e=0.15 mm、e=0.2 mm、e=0.25 mm和e=0.3 mm偏心距下,e=0.15 mm和e=0.2 mm时刀具可获得最长的寿命,确定最优偏心距为e=0.15 mm和e=0.2 mm,与有限元仿真结果相一致.
摘要:刀片和刀杆连接是高性能刀具制造的重要技术之一,螺钉夹紧是常见和重要的一种方式.本研究通过分析可转位车刀螺钉夹紧方式的结构和受力状况,结合数学-物理模型,提出了一种计算螺钉变形量的数学模型,该数学模型比以前模型计算精度高,采用Marc有限元软件对螺钉模型的变形量进行了仿真,仿真时螺钉预紧力选择范围为4 500~5 500 N,结果显示:利用本文提出的模型得到的螺钉变形量误差在17%以内,而传统模型的误差可达276%,侧面应证了采用此模型计算可转位车刀螺钉夹紧中螺钉变形量是基本可行的,可以为螺钉夹紧机构设计及螺钉夹紧数控车刀切削应用提供参考.
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:采用PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了高速切削试验,通过正交试验分析了切削速度、切削深度、进给量对切削力的影响规律,在试验基础上利用多元线性回归分析基于最小二乘法建立了切削力的预测模型;基于Deform-3D软件建立了高速切削的有限元模型,对切削过程进行有限元模拟,得到了切削力、切削温度和应力场的分布;以切削力为指标对有限元模型进行了验证.结果表明:切削力随切削速度的增大而先增大后减小,随切削深度、进给量的增加而增大;回归分析显著性检验结果证明所建立的模型能对切削力进行有效预测,三向切削力模拟的综合平均偏差小于15%,验证了有限元模型的正确性和有效性.
[硕士论文] 罗胜
机械工程 湘潭大学 2017(学位年度)
摘要:钛合金具有耐高温、耐腐蚀、耐冲击等优异的性能,在航空航天、汽车和船舶等领域得到广泛应用。钛合金同时具有导热系数小,高温化学活性高,弹性模量低,摩擦系数大等特性,易导致其加工性能差,属典型难加工材料。涂层硬质合金刀片具有高硬度、高耐磨性和良好的化学稳定性等优点,是目前加工钛合金的主流刀具。涂层硬质合金刀片基体主要采用磨削工艺加工,而磨削加工导致硬质合金刀片基体表面存在变质层、不规则磨粒划痕及残余应力等缺陷,这些缺陷都极大地降低了涂层硬质合金刀片的切削性能和使用寿命。鉴于化学机械抛光(CMP)具有加工表面质量好、无表面/亚表面损伤、表面缺陷密度低、材料去除率高、成本低等优点,因此,CMP是未来硬质合金刀片实现精密和超精密加工的重要方法,围绕化学机械抛光硬质合金刀片的切削性能研究具有重要的工程应用价值和理论指导意义。为此,本文以磨削加工的硬质合金 YG8刀片为研究对象,首先对其表面进行化学机械抛光预处理,然后分别用PVD与CVD方法制备涂层硬质合金刀片,并通过车削钛合金的对比试验,探究切削参数对切削力和刀片耐用度的影响规律,借助测力仪、超景深显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对抛光涂层硬质合金刀片的切削性能进行对比分析。具体工作开展如下:
  1)YG8硬质合金刀片基体前刀面抛光预处理。采用多工序工艺流程,分别对刀片进行了粗抛、半精抛和精抛处理,并采用超景深显微镜对硬质合金刀片表面形貌进行了观测。
  2)抛光涂层硬质合金刀片的制备。分别采用CVD、PVD涂层工艺对抛光和磨削的硬质合金刀片基体进行涂层,为后续的切削试验奠定基础。
  3)抛光涂层硬质合金刀片加工钛合金的切削力试验研究。采用正交试验法,通过车削TC4钛合金试验,揭示了不同切削参数对硬质合金刀片切削力的影响规律。
  4)抛光涂层硬质合金刀片加工钛合金的刀片耐用度试验研究。采用单因素试验法,通过车削 TC4钛合金试验,并采用超景深显微镜、场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)等设备,揭示了不同切削参数对硬质合金刀片耐用度的影响规律,并对刀片磨损机理进行了分析。
  综上,本文的研究为进一步提高涂层刀片的切削性能和优化刀片涂层工艺提供了科学依据。
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