本文關(guān)鍵詞：涂層刀具切削性能評價及其實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 涂層技術(shù)在切削刀具中得到越來越廣泛的應(yīng)用,性能優(yōu)異的涂層可以顯著改善刀具表面性能,提高其高溫硬度、隔熱性能、熱穩(wěn)定性、沖擊韌性等,從而大幅提高了刀具的切削速度和壽命。刀具技術(shù)的發(fā)展日新月異,新型涂層和結(jié)構(gòu)的刀具不斷面世,對這些應(yīng)用最新涂層技術(shù)和切削技術(shù)最新成果的新型刀具,進行準(zhǔn)確有效的切削性能評價,給出涂層和刀具結(jié)構(gòu)的適用性區(qū)間和最佳切削用量,可以大幅縮短研發(fā)周期,降低研發(fā)成本,提高技術(shù)價值,是刀具研發(fā)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。 切削過程是一個高溫、大應(yīng)變、大應(yīng)變率、高頻振動、高速摩擦的材料失效過程,從機床特性、加工方式,到工件材料性質(zhì)、刀具材料和幾何角度等等,影響因素眾多。本文針對廣泛應(yīng)用的刀具涂層工藝——PVD和CVD涂層,針對三種常見的加工方式——銑削、鉆削和車削,針對兩種難加工材料——車輪鋼和淬硬模具鋼,進行了系統(tǒng)的切削實驗。分別從切削力、切削振動、切削溫度、加工表面質(zhì)量、切屑變形機理等方面,對不同涂層和不同結(jié)構(gòu)的刀具的切削性能和失效機理做出了對比分析和基于實驗結(jié)果的合理判斷,并且給出了不同涂層、不同幾何結(jié)構(gòu)刀具在不同加工方式下的優(yōu)化切削用量。 基于切削實驗和分析本文得出以下結(jié)論: 1. PVD工藝的AlTiN涂層在模具鋼的干式銑削中有較好的表現(xiàn),在實驗涉及的三種不同工藝和成分的AlTiN涂層中,納米復(fù)合相結(jié)構(gòu)涂層AlTiN+Si3N4最適合在高速度小余量的情況下進行模具鋼的精加工。 2. PVD工藝的自潤滑涂層AlTiN+WC/C在半封閉鉆削模具鋼時有著非常好的表現(xiàn),有著較小的鉆削力和較小的磨損。AlTiN(Al:N=2:1)富鋁涂層在高溫下發(fā)生了氧化和擴散,在表面氧化形成較厚的穩(wěn)定致密的Al2O3氧化膜,阻止氧化繼續(xù)發(fā)生,這使得涂層的隔熱性,高溫硬度、熱穩(wěn)定性大為提高,適用于淬硬模具鋼鉆削。 3.鉆頭的橫刃是影響切屑的擠壓變形的主要因素,通過優(yōu)化設(shè)計橫刃的形狀可以改進鉆削斷屑和排屑狀況。 4. CVD復(fù)合涂層刀具車削車輪鋼時,圓形刀片適用于負(fù)荷較大的粗加工,獲得較大的材料去除率,斷屑性能較好。而方形刀片用于能夠較小切削用量的精加工,能獲得較好的表面質(zhì)量,斷屑性能較差。 5.切削速度是影響切屑變形的主要因素之一。在車削車輪鋼時,在切削線速度較低的時候切屑呈帶狀,切削線速度較高時切屑呈鋸齒形。
【關(guān)鍵詞】：刀具 涂層 切削性能 模具鋼 車輪鋼 切削用量
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TG501
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 切削技術(shù)的最新進展12-15
• 1.2.1 高速切削技術(shù)12-13
• 1.2.2 干式切削技術(shù)13-14
• 1.2.3 硬切削技術(shù)14-15
• 1.3 刀具技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 刀具結(jié)構(gòu)的最新進展15-16
• 1.3.2 刀具材料的最新進展16-18
• 1.4 刀具涂層技術(shù)18-26
• 1.4.1 刀具涂層材料18-22
• 1.4.2 刀具涂層結(jié)構(gòu)22-23
• 1.4.3 刀具涂層制備工藝23-26
• 1.5 課題的研究內(nèi)容及研究意義26-28
• 第二章 切削性能評價實驗技術(shù)和實驗設(shè)備28-39
• 2.1 切削試驗用機床28-29
• 2.2 在線檢測系統(tǒng)29-31
• 2.2.1 切削力采集系統(tǒng)29-30
• 2.2.2 切削振動采集系統(tǒng)30
• 2.2.3 切削溫度采集系統(tǒng)30-31
• 2.3 離線檢測系統(tǒng)31-38
• 2.3.1 刀具幾何參數(shù)測量31-32
• 2.3.2 刀具磨損量測量32-33
• 2.3.3 切削變形分析33-35
• 2.3.4 表面殘余應(yīng)力檢測35-37
• 2.3.5 表面硬度測量37-38
• 2.3.6 加工表面粗糙度測量38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 PVD 涂層硬質(zhì)合金銑刀和鉆頭切削模具鋼實驗39-62
• 3.1 前言39
• 3.2 PVD 涂層硬質(zhì)合金整體銑刀銑削模具鋼實驗39-52
• 3.2.1 銑削加工特點39
• 3.2.2 實驗用工件材料與刀具39-42
• 3.2.3 實驗結(jié)果及討論42-51
• 3.2.4 銑削實驗小結(jié)51-52
• 3.3 PVD 涂層硬質(zhì)合金鉆頭鉆削模具鋼實驗52-60
• 3.3.1 鉆削加工特點52
• 3.3.2 實驗用工件材料與刀具52-53
• 3.3.3 實驗結(jié)果及討論53-59
• 3.3.4 鉆削試驗小結(jié)59-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第四章 CVD 涂層可轉(zhuǎn)位車刀車削車輪鋼實驗62-83
• 4.1 前言62
• 4.2 車輪鋼材料物理機械性能62-63
• 4.3 實驗刀片選擇及涂層牌號選擇63-65
• 4.3.1 車削加工特點63
• 4.3.2 刀具的選擇63-65
• 4.4 切削性能評價實驗65-81
• 4.4.1 切削力實驗65-71
• 4.4.2 切削振動實驗71
• 4.4.3 刀具耐用度實驗71-77
• 4.4.4 切削變形分析77-81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 第五章 結(jié)論與展望83-85
• 5.1 全文總結(jié)83-84
• 5.2 展望84-85
• 參考文獻85-89
• 致謝89-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄90

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李偉華;胡建忠;張偉;胡祖光;;微潤滑下涂層槍鉆切削性能的試驗研究[J];工具技術(shù);2012年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 謝助新;基于綠色切削的刀具選擇決策模型探究[D];武漢科技大學(xué);2011年

2 丁剛;機車車輪加工工藝分析與優(yōu)化[D];南京理工大學(xué);2012年

3 杜美憬;高速切削刀具內(nèi)的傳熱分析[D];江蘇科技大學(xué);2010年

4 王亞楠;基于薄膜熱電偶的瞬態(tài)切削溫度仿真與試驗研究[D];大連交通大學(xué);2012年

5 劉敏;不同組織結(jié)構(gòu)鈦合金切削性能的實驗研究[D];上海交通大學(xué);2009年

6 丁穎穎;冰升華法制備Al_2O_3與Mo_2C棒狀結(jié)構(gòu)[D];吉林大學(xué);2013年

7 李歡;掘進機伸縮保護筒加工工藝的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：涂層刀具切削性能評價及其實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：407549