ZrN涂層刀具的切削性能研究.pdf

1、ZrN具有硬度高、熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好、耐磨性好等許多刀具材料所應(yīng)具備的特點(diǎn)，把其應(yīng)用于刀具涂層，前景廣闊。本文以課題組研制的具有高硬度和高膜基結(jié)合強(qiáng)度的ZrN系列涂層刀具(DZ、GZZ、FZT)為研究對象，對其切削性能、加工過程、磨損性能及機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 對ZrN系列涂層刀具的切削性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并與無涂層的YT15刀具和CN25涂層刀具進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果表明：在相同切削條件下加工45＃鋼和40Cr鋼時，ZrN系列涂層

2、刀具的切削力、切削溫度均明顯低于無涂層的YT15刀具，而工件表面粗糙度相差較??；其中GZZ涂層刀具的切削力、切削溫度最小，其切削性能最好。 利用有限元方法(FEM)對ZrN涂層刀具的切削過程進(jìn)行建模和仿真，研究了其切削力、溫度場、應(yīng)力場及與切削速度的關(guān)系。研究表明：ZrN涂層刀具切削力小于YT15刀具；切削初始階段，ZrN涂層刀具的溫度低于YT15刀具，若切削時間延長，ZrN涂層刀具的基體溫度可能會等于或超過YT15刀具溫度，涂

3、層刀具在高速斷續(xù)切削中涂層熱障作用明顯；ZrN涂層刀具和無涂層的YT15刀具的應(yīng)力變化趨勢基本類似，涂層刀具應(yīng)力略低于YT15刀具，各涂層應(yīng)力相差較小。 對ZrN系列涂層刀具的磨損性能及機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析，并與無涂層的YT15刀具和CN25涂層刀具進(jìn)行對比。結(jié)果表明：加工45＃鋼時，刀具后刀面磨損量由大到小順序?yàn)閅T15>FZT>DZ>GZZ；加工40Cr鋼時，ZrN涂層刀具后刀面磨損量較CN25涂層刀具稍小。ZrN涂