陶瓷刀具表面微織構(gòu)對刀具切削性能的影響研究.pdf

1、摩擦學(xué)研究表明表面微織構(gòu)可以有效地提高接觸表面承載力，改善接觸表面摩擦學(xué)特性。將該技術(shù)應(yīng)用到陶瓷刀具中，能夠有效解決高速切削淬火鋼等難加工材料時刀具的磨損問題。因此，本文針對不同形狀和截面尺寸的表面微織構(gòu)陶瓷刀具進行有限元分析和切削實驗，研究陶瓷刀具表面微織構(gòu)對刀具切削性能的影響，主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)運用脈沖光纖激光器在Al2O3-TiC陶瓷刀具前刀面加工不同形狀和截面尺寸的表面微織構(gòu)，并使用激光共聚焦顯微鏡進行表面微織

2、構(gòu)形貌觀察，分析表面微織構(gòu)形貌和結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)良，保證表面微織構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸在設(shè)計和實驗過程中的一致性。
　　(2)運用ABAQUS有限元軟件進行表面微織構(gòu)陶瓷刀具切削45＃淬火鋼的正交切削過程仿真，表面微織構(gòu)包括不同深度、寬度和間距的橫向表面微織構(gòu)，主要針對切削過程中的切削力、切削溫度和切削應(yīng)力的大小和分布進行分析。結(jié)果表明:微溝槽的深度、寬度和間距不同，陶瓷刀具的切削力、切削溫度和切削應(yīng)力的大小和分布均不同;微溝槽寬度為25μm時刀

3、屑之間不存在“二次切削”，隨著寬度的增大，“二次切削”現(xiàn)象越明顯;隨著深度、寬度和間距的增大，切削力和切削溫度逐漸增大，切削應(yīng)力越集中，當(dāng)深度小于20μm，寬度小于35μm，間距小于75μm時，陶瓷刀具的總體切削性能得到改善，刀具強度較高。
　　(3)運用壓電式測力儀和紅外測溫法檢測陶瓷刀具切削過程中的切削力和切削溫度，采用單因素實驗研究方法分析不同形狀和不同截面尺寸的表面微織構(gòu)陶瓷刀具的切削性能，并分析前刀面的平均摩擦系數(shù)的變化

4、，實驗結(jié)果表明:隨著微溝槽深度、寬度和間距的增大，切削力、切削溫度和平均摩擦系數(shù)整體呈現(xiàn)增大趨勢，在深度為10μm，寬度為25μm，間距為50μm時，橫向表面微織構(gòu)陶瓷刀具的總體切削性能較好，切削力減小了26％，切削溫度降低了16％，平均摩擦系數(shù)減小了16％。
　　(4)通過高速干切削實驗，對比不同形狀和不同截面尺寸的表面微織構(gòu)陶瓷刀具前、后刀面的磨損形貌和磨損量，并研究對應(yīng)的切屑鋸齒化程度，分析不同表面微織構(gòu)對陶瓷刀具切削性能的

5、影響，實驗結(jié)果表明:表面微織構(gòu)的形狀和截面尺寸對陶瓷刀具的磨損性能和切屑的鋸齒化程度有影響，橫向表面微織構(gòu)陶瓷刀具的磨損量較小，隨著深度、寬度和間距的增大，前、后刀面的磨損量增大，切屑鋸齒化程度增大，深度為10μm、寬度為25μm、間距為50μm時，陶瓷刀具的總體磨損量較小。
　　(5)通過SEM和EDX對陶瓷刀具前、后刀面的磨損形貌和切屑形貌進行分析，結(jié)合陶瓷材料本身特點，分析不同表面微織構(gòu)對陶瓷刀具切削性能的影響。結(jié)果表明:合