發(fā)布時間：2018-02-15 08:46

  本文關(guān)鍵詞： PVD 微細(xì)鉆頭 力學(xué)性能 鉆削性能 有限元仿真　出處：《上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文通過物理氣相沉積陰極電弧離子鍍技術(shù)在直徑0.2mm的微細(xì)鉆頭上制備了TiAlSiN、DLC、TiN和AlTiN四種涂層,并介紹了四種涂層的前處理以及制備工藝；通過測量涂層的膜基結(jié)合力、顯微硬度和厚度參數(shù)來研究涂層材料的力學(xué)性能；為研究涂層微鉆的鉆削性能,對五種微鉆分別進行高速干式鉆削6061鋁合金的試驗研究,并與未涂層微鉆作對比研究；利用三維模擬仿真軟件Deform-3D研究微鉆在鉆削過程中的切削溫度、應(yīng)力變化、主軸鉆削力和鉆頭磨損的變化情況。本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果包括：(1)利用陰極電弧離子鍍制備的四種涂層,通過高分辨率光學(xué)測量設(shè)備KEYENCEVHX-2000觀察到沉積的DLC涂層表面光潔度最好,幾乎無大的顆粒；TiAlSiN涂層表面光潔度最差,有大小不均的表面顆粒狀雜質(zhì)；TiN和AlTiN表面光潔度良好。(2)采用球痕法測量涂層的厚度,其中TiAlSiN涂層的厚度最大,DLC和AlTiN最低；采用劃痕法來測量涂層與基體的膜基結(jié)合強度,其中TiN涂層與基體的結(jié)合強度最高,DLC最低；采用HVS-1000型數(shù)顯顯微硬度儀測量涂層的硬度,TiAlSiN涂層的硬度最高,達到了HV3800。(3)采用DMG高精密數(shù)控加工中心進行高速干式鉆削6061鋁合金,通過測量角磨損量,孔徑變化量,觀察孔的表面形貌來評估鉆削性能,試驗結(jié)果顯示DLC涂層微鉆的鉆削性能最佳,A1TiN最差,具體為DLC無涂層TiNTiAlSiNAlTiN、(4)采用Deform-3D有限元仿真分析軟件模擬DLC、TiN和無涂層三種鉆頭的鉆削,驗證鉆削試驗的結(jié)果。仿真分析的結(jié)果表明DLC涂層的切削力最低；三種鉆頭切削溫度和力矩相差不大,TiN涂層較高；DLC涂層刀具的等效應(yīng)力最低,TiN涂層最大,明顯高于其他兩種涂層；仿真結(jié)果總體顯示DLC涂層鉆削性能最佳,TiN最差,與實際切削試驗的鉆削效果相符合。
[Abstract]:In this paper, four kinds of coatings, TiAlSiN, DLCTiN and AlTiN, were prepared on 0.2mm diameter micro-bit by physical vapor deposition cathodic arc ion plating technology. The pretreatment and preparation process of the four coatings were introduced, and the adhesion of the film substrate was measured. In order to study the drilling performance of coated micro-drill, five kinds of micro-drill were dry-drilled at high speed and dry-drilled 6061 aluminum alloy respectively, and compared with uncoated micro-drill. The change of cutting temperature and stress in drilling process of microdrill is studied by using 3D simulation software Deform-3D. The variation of spindle drilling force and bit wear. The main research contents and achievements in this paper include: 1) four kinds of coatings prepared by cathodic arc ion plating. High resolution optical measurement equipment (KEYENCEVHX-2000) shows that the surface finish of the deposited DLC coating is the best, and the surface finish of the TiAlSiN coating with almost no large particles is the worst. The coating thickness was measured by ball mark method, in which the thickness of TiAlSiN coating was the largest and the AlTiN was the lowest, and the scratch method was used to measure the bonding strength between the coating and the substrate. The bonding strength between TiN coating and substrate is the highest, and the hardness of TiAlSiN coating measured by HVS-1000 digital display microhardness meter is the highest, reaching HV3800.0.The high speed dry-drilled 6061 aluminum alloy is drilled by DMG high precision NC machining center. The drilling performance was evaluated by measuring angular wear, pore diameter change and observing the surface morphology of the hole. The results showed that the drilling performance of DLC coating microdrill was the best and that of A1TiN was the worst. The DLC uncoated TiNTiAlSiNAlTiNTiN4) is used to simulate the drilling of DLCTiAlSiNAlTiN4) by using the Deform-3D finite element simulation software to verify the drilling test results. The simulation results show that the cutting force of the DLC coating is the lowest. The cutting temperature and torque of the three kinds of bit are not different. The equivalent stress of tin coating tool with higher tin coating is the lowest, which is obviously higher than that of the other two kinds of coating, and the simulation results show that the drilling performance of DLC coating is the best and tin is the worst. It accords with the drilling effect of actual cutting test.
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;TG71

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本文編號：1512886