【摘要】：聚晶金剛石(PCD)刀具具有硬度高、耐磨性好、熱膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)低等優(yōu)越特性,可在高速切削中獲得較高加工精度和加工效率,被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等諸多加工領(lǐng)域。干式切削技術(shù)是一種目前新興的綠色加工技術(shù),可完全實現(xiàn)不使用切削液而進行切削加工,從根本上消除了傳統(tǒng)切削污染環(huán)境、危害工人健康等諸多負面影響。將PCD刀具的高速切削技術(shù)和干式切削技術(shù)相互結(jié)合,發(fā)揮各自優(yōu)點,發(fā)展PCD刀具高速干式切削技術(shù),將會是未來切削加工技術(shù)的一個重要方向。但缺乏切削液的作用,采用干式切削必然會造成切削溫度升高、切削力增大,從而導致刀具磨損速率加快、加工效率降低,這對PCD刀具干式切削的實際生產(chǎn)造成了一定的不利,針對這種情況,本文基于工程實際,選用兩種不同型號的PCD刀具對錫鉛銅合金CuSn7Pb15-C進行高速干式切削試驗,對刀具磨損過程和加工能力進行了對比分析,研究了刀具材料對刀具磨損的影響,探討了PCD刀具干式切削在實際生產(chǎn)中的可行性;同時探究了不同條件下刀具的磨損形態(tài)和磨損機理差異。首先,采用CTB010和CMX850兩種型號的PCD刀具進行了干式切削精加工試驗,并對刀具的磨損過程和磨損量進行了對比分析,研究了刀具材料對刀具磨損的影響,結(jié)果表明:隨著切削工件數(shù)量的增加,兩種刀具的磨損程度均呈緩慢上升趨勢,但CTB010刀具的磨損速率較CMX850快,在加工完相同數(shù)量工件后更早達到了磨鈍標準,對比兩者的加工效率,CMX850刀具優(yōu)勢明顯,可在生產(chǎn)實踐中進行推廣應(yīng)用。CMX850刀具在干式切削中表現(xiàn)出更好的耐高溫磨損能力和更強的抗粘結(jié)能力;同時前者金剛石顆粒尺寸更小,刀具刃口更鋒利,在被磨損時不易造成大的缺口,故CMX850刀具的切削性能和加工質(zhì)量要優(yōu)于CTB010。其次,利用體視顯微鏡和掃描電鏡對加工后兩種型號的PCD刀具進行了磨損形態(tài)的觀察,結(jié)果表明:CTB010磨損形式主要表現(xiàn)為前刀面的片狀剝落和后刀面的輕微破損;CMX850主要表現(xiàn)為微崩刃,另外在切削過程中兩種刀具都存在著不同程度的脆性破損,其特征主要表現(xiàn)為崩刃、切削刃整體斷裂以及前后刀面的大面積剝落。最后,通過X射線能譜儀分析了刀具磨損區(qū)域化學成分,結(jié)果表明:在高速干式切削過程中,磨損的主要原因是切削高溫作用下的擴散、氧化和粘結(jié)磨損,其中氧化磨損主要由金剛石刀具中C和Co在高溫作用下發(fā)生氧化反應(yīng)降低刀具強度而形成;擴散磨損主要由工件材料和刀具材料元素間的相互擴散削弱了刀具切削性能所造成。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.11;TG506

【參考文獻】

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