激光復合微織構車刀切削性能的研究.pdf

1、為提高金屬切削刀具的使用性能，常常需要對其進行表面處理。目前表面涂層技術廣泛應用于對刀具表面的處理，顯著提高了刀具的切削性能。然而，時至今日，開發(fā)新的低成本、高性能、環(huán)境友好型的涂層材料變得越來越困難。激光表面織構技術作為一種高效、經(jīng)濟和綠色的加工技術與表面涂層技術一樣能夠改善表面的摩擦特性。為此，本文將激光復合微織構技術應用于刀具表面處理，試制出幾種微織構車刀，通過實際車削試驗，分析比較其切削性能優(yōu)劣，并進行相應的機理討論，旨在研制切

2、削性能優(yōu)異的激光微織構刀具。本文主要研究工作如下:
　　首先，以YG6X硬質合金作為試驗材料，系統(tǒng)開展激光微織構工藝試驗研究。對凹槽織構而言，分析了泵浦電流、掃描速度對凹槽寬度和深度的影響;對火山口毛化形貌形成的機理進行了討論，并分析泵浦電壓、脈沖寬度、輔助氣體壓力對毛化形貌高度和直徑的影響。最終得出最優(yōu)激光工藝參數(shù)組合并據(jù)此加工出一系列的微凹槽織構刀、毛化織構刀和復合織構刀。
　　其次，進行微凹槽（凹體）織構刀具的切削性能

3、試驗研究。切削試驗結果表明，與未織構刀具(T-1)相比，微凹槽織構刀具(T-2，T-3)主切削力Fz的均方根值與均值、粘結面積都有所減小。另外，分析了凹槽間距與凹槽方向對刀具性能的影響。結果表明，凹槽間距越小，主切削力Fz越小，粘結面積越小。切屑流向與凹槽方向越趨于垂直其切削力越小，粘結程度越輕。
　　再次，進行毛化（凸體）織構刀的切削性能試驗研究。試驗結果表明，與未織構刀相比，主切削力Fz的均方根值和標準差均減小，粘結程度減輕;

4、與凹槽織構刀相比，F(xiàn)z的均方值與標準差進一步減小，切屑粘結程度進一步減輕。此外發(fā)現(xiàn)，毛化點所在區(qū)域的不同其所對應的毛化刀的切削性能有較大的差別，其中僅在粘結區(qū)進行毛化的T-7刀切削力和粘結程度最輕，且發(fā)現(xiàn)粘結區(qū)域的毛化織構抗粘性能優(yōu)于凹槽織構。
　　最后，按照粘結-滑動接觸模型，把刀-屑接觸區(qū)分為粘結區(qū)與滑動區(qū)兩個區(qū)域。結合上述試驗研究中凹凸形貌自身的特性，設計并加工出一種復合織構刀具，即在粘結區(qū)進行毛化織構，在滑動區(qū)進行凹槽織構

5、。從切削力、切屑粘結、切屑變形和工件表面粗糙度等幾個方面系統(tǒng)對比分析未織構刀(T-1)、凹槽織構刀(T-2)、毛化織構刀(T-7)和復合織構刀(T-10)的切削性能。其中，主切削力Fz與切屑粘結程度變化相同，其從小到大依次為T-7，T-10，T-2，T-1。從切屑變形上的研究發(fā)現(xiàn)，切削變形系數(shù)、刀-屑摩擦系數(shù)以及切削過程中材料間相對滑移系數(shù)具有相同的變化規(guī)律，其由小至大依次T-10，T-7，T-2，T-1。此外，織構刀具與未織構刀具相比