隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,各種高硬高強(qiáng)度的零件越來越多地被采用,并且零件的表面大多數(shù)不連續(xù),傳統(tǒng)的車削技術(shù)難以勝任對(duì)高硬度材料的斷續(xù)車削,而刀具材料是制約斷續(xù)硬車削加工技術(shù)發(fā)展的瓶頸,因此研制適合高速斷續(xù)切削的高性能刀具對(duì)于推動(dòng)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文以高速斷續(xù)車削淬硬鋼20CrMnTi刀具失效機(jī)理為依據(jù),進(jìn)行梯度陶瓷刀具材料設(shè)計(jì)和二維梯度刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)二維梯度刀具結(jié)構(gòu)與燒結(jié)工藝進(jìn)行優(yōu)化,研制二種適用于在不同切削參數(shù)下斷續(xù)車削的二維梯度陶瓷刀具,并研究宄刀具的斷續(xù)切削性能。通過陶瓷刀具斷續(xù)切削淬硬鋼實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:刀具的主要失效機(jī)理為熱-機(jī)械疲勞損傷。在較大的切削速度下,熱載荷作用使刀具的損傷加劇,此時(shí)熱疲勞是主宰刀具壽命的主要因素,因此刀具上刀-屑接觸區(qū)破損;而在高進(jìn)給量下斷續(xù)切削時(shí),由于刀具承受更高的沖擊力,其主要失效機(jī)理為機(jī)械疲勞,因此前刀面發(fā)生較大面積的貝殼狀的疲勞斷裂。在切削仿真的基礎(chǔ)上,進(jìn)行低周疲勞模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在斷續(xù)切削時(shí),刀具受到循環(huán)變化的載荷作用,刀具前刀面容易出現(xiàn)疲勞裂紋。因此,滿足斷續(xù)切削淬硬鋼的刀具性能要求為:用于高速切削的刀具應(yīng)具有較高的硬度和抗熱... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１論文的總體框架??

采用淬硬鋼（２０ＣｒＭｎＴｉ，表面淬火硬度５８－６２ＨＲＣ）作為工件材料。工件材??料的硬化層深度約１毫米。淬硬鋼２０ＣｒＭｎＴｉ的成分和物理力學(xué)性能齊數(shù)分別如??表２－１和表２－２所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)備布局如圖２－１所示。如圖２－１?（ａ）所示，斷續(xù)車??削淬硬鋼在ＣＫＤ６１５０Ｈ數(shù)控（ＣＮＣ）機(jī)床上進(jìn)行，使用Ｋｉｓｔｌｅｒ?９２６５型測(cè)力儀測(cè)量??各切削分力，切削力分量瞬時(shí)值通過多通道電荷放大器放大后，經(jīng)信號(hào)分析軟件??采集并記錄。為了減少測(cè)量誤差，采用１０個(gè)測(cè)量值的平均值作為切削力。采用??紅外熱像儀（ＮＥＣ?Ｓａｎｅｉ?Ｃｏ．?Ｌｔｄ．，Ｔｏｋｙｏ）拍攝０．５ｍ遠(yuǎn)處的切削區(qū)的溫度，取所拍??攝的切削區(qū)溫度圖像中的最高溫度值作為切削溫度。如圖２－１?（ｂ）所示，將工件??材料沿周向均勻裝夾在夾具上，共有４條１６ｍｍ寬的條狀工件材料。切削時(shí)間是??空切時(shí)間的０．１９３倍左右。??表２－１?２０ＣｒＭｎＴｉ的

２．２．１刀具磨損和刀具壽命??刀具壽命是指某切削參數(shù)下多次斷續(xù)切削試驗(yàn)時(shí)刀具達(dá)到失效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的總??沖擊次數(shù)的平均值。如圖２－２（ａ）所示為在進(jìn)給量／＝０．１ｍｍ／ｒ下，后刀面最大磨??損量隨沖擊次數(shù)的增加而增大。隨著切削速度的增大，切入時(shí)沖擊力較大，刀具??壽命減小。當(dāng)ｖｃ?＝?７０ｍ／ｍｉｎ，／＝０．１ｍｍ／ｒ，ａｐ?＝?０．１ｍｍ時(shí)刀具壽命最長。圖２－??２（ｂ）為在／＝?０．２５?ｍｍ／ｒ下，后刀面最大磨損量隨沖擊次數(shù)的增加的關(guān)系。當(dāng)速度??ｖｃ＝?１５０?ｍ／ｍｉｎ時(shí)，刀具壽命最長。這是因?yàn)樵跀嗬m(xù)切削淬硬鋼時(shí)，隨切削速度??增大，切削溫度升高，工件材料軟化明顯，因此工件的抗剪強(qiáng)度和刀－屑接觸面的??摩擦系數(shù)相應(yīng)降低，從而導(dǎo)致刀具壽命提高［１Ｇ４，１（）５］。隨著切削速度升高到１５０??ｍ／ｍｉｎ以上，切削溫度進(jìn)一步升高，降低了刀具的強(qiáng)度；另一方面，較高的熱應(yīng)??力也減少了刀具壽命［１（）６

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2923687