發(fā)布時間：2018-09-14 19:49

【摘要】：鈦合金高速切削過程中,刀具的快速磨損嚴(yán)重降低了刀具壽命、切削效率及其加工精度。因此,改善刀-屑界面的摩擦學(xué)性能具有重要的現(xiàn)實意義。目前,表面織構(gòu)刀具的研究表明,表面織構(gòu)結(jié)合一定的潤滑條件能夠有效地降低切削力、切削溫度及刀-屑界面的摩擦系數(shù),這給鈦合金切削加工過程中刀具磨損的抑制提供了一條可能的途徑。本文選擇硬質(zhì)合金(YG8)和聚晶金剛石(PCD)作為表面織構(gòu)刀具材料,在干切削和低溫MQL條件下,分別開展了微溝槽刀具切削鈦合金的基礎(chǔ)試驗研究。主要研究工作包括:(1)設(shè)計了刀具表面微溝槽的形狀和參數(shù)范圍,進(jìn)行了微溝槽刀具正交切削鈦合金的三維有限元建模。為了減少激光加工微溝槽過程中的尺寸誤差,提高加工精度,開展了微溝槽刀具制備平臺的搭建和研究。(2)通過自行搭建的激光加工試驗平臺,以YG8和PCD作為刀具材料,研究了光纖激光器的工藝參數(shù)對微溝槽加工的影響,通過工藝參數(shù)的綜合優(yōu)選,在不同刀具材料表面實現(xiàn)了微溝槽尺寸和形貌的控制。(3)通過正交切削Ti6Al4V鈦合金的試驗,研究了YG8微溝槽刀具、YG8無溝槽刀具、PCD微溝槽刀具、PCD無溝槽刀具以及YG8刀具表面的微溝槽參數(shù)分別在干切削和低溫MQL條件下,對切削力、平均摩擦系數(shù)和刀具表面抗粘結(jié)效果的影響。通過仿真和試驗結(jié)果,對比分析了干切削條件下微溝槽刀具和無溝槽刀具對刀-屑界面摩擦狀況的影響。(4)對比分析了YG8微溝槽刀具和PCD微溝槽刀具切削減摩效果,并從刀-屑接觸長度、刀-屑界面潤滑膜的形成、刀具表面TiC粘結(jié)層的形成等方面探討和揭示了表面織構(gòu)刀具的切削作用機(jī)理。
[Abstract]:In the process of high speed cutting of titanium alloy, the tool life, cutting efficiency and machining precision are greatly reduced by tool wear. Therefore, it is of great practical significance to improve the tribological properties of the knife-chip interface. At present, the research of surface texture cutting tools shows that surface texture combined with certain lubrication conditions can effectively reduce cutting force, cutting temperature and friction coefficient between cutter and chip. This provides a possible way to restrain tool wear during titanium alloy cutting. In this paper, cemented carbide (YG8) and polycrystalline diamond (PCD) are selected as surface texture cutting materials. The basic experimental study on cutting titanium alloy with micro-groove tool is carried out under the condition of dry cutting and low temperature MQL. The main research work is as follows: (1) the shape and parameter range of the micro-groove on the tool surface are designed, and the three-dimensional finite element model of orthogonal cutting titanium alloy with micro-groove tool is built. In order to reduce the dimension error and improve the machining precision during laser machining, the fabrication platform of micro-groove tool was built and studied. (2) YG8 and PCD were used as tool materials through the self-built laser machining test platform. The influence of the processing parameters of fiber laser on the machining of microgrooves is studied. The size and morphology of the microgrooves are controlled on the surface of different cutting tools by the comprehensive optimization of the process parameters. (3) the experiment of orthogonal cutting of Ti6Al4V titanium alloy is carried out. In this paper, the cutting force of YG8 microgroove cutting tool and YG8 tool surface are studied under dry cutting and low temperature MQL, respectively, under dry cutting condition and low temperature MQL condition. The influence of the average friction coefficient and the anti-bonding effect on the cutting tool surface. Through simulation and test results, the effects of micro-grooves and non-grooves on the friction between micro-grooves and non-grooves are compared and analyzed. (4) the friction reduction effects of YG8 micro-grooves and PCD micro-grooves are compared and analyzed. The cutting mechanism of the surface texture cutting tool is discussed and revealed from the aspects of the contact length of the cutter and chip, the formation of the lubricant film at the knife chip interface, and the formation of the TiC adhesive layer on the surface of the tool.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23;TG711

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