梯度自潤滑陶瓷刀具的切削模擬及設(shè)計.pdf

1、梯度自潤滑陶瓷刀具材料是一種組分、結(jié)構(gòu)和性能均呈連續(xù)變化的新型陶瓷刀具材料，其具有優(yōu)異的防熱、隔熱和緩和熱應(yīng)力的功能，改善了傳統(tǒng)的陶瓷材料的抗熱震性問題。目前，已有研究者成功設(shè)計并制備出梯度自潤滑陶瓷刀具材料，并對其進(jìn)行了力學(xué)性能測試、微觀組織分析及摩擦磨損實驗等，但其切削理論研究尚未明確。
　　論文列舉了5種有限元軟件，并對其進(jìn)行了簡單的介紹。應(yīng)用有限元軟件ANSYS分析了Al2O3/TiC/CaF2系刀具材料內(nèi)的殘余應(yīng)力分布，

2、將各層的應(yīng)力值作為附加載荷定義于刀具材料；選擇DEFORM軟件進(jìn)行模擬分析Al2O3/TiC/CaF2系梯度自潤滑陶瓷刀具材料的切削性能：介紹了陶瓷刀具材料的本構(gòu)方程、熱傳導(dǎo)控制方程、刀-屑接觸摩擦類型、軟件網(wǎng)格劃分方法等建模關(guān)鍵技術(shù)，通過確定刀具材料的組成分布模型，計算刀具材料的物性參數(shù)，應(yīng)用建立切削加工模型的簡化方法，建立正交切削加工模型。
　　分別模擬了不同層數(shù)的梯度刀具及與梯度陶瓷材料表層同材料的均質(zhì)陶瓷刀具切削加工45＃

3、的切削過程，分析并比較了不同刀具材料切削過程中的切削溫度和切削力值的分布情況，結(jié)果表明梯度材料比均質(zhì)陶瓷刀具材料有更好的切削特性。同時分析了Al2O3/TiC/CaF2系梯度自潤滑陶瓷刀具材料中的固體潤滑劑CaF2的作用，其切削溫度在接近504℃時，由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄?，具有潤滑作用?br>　　分析了切削速度、背吃刀量、刀尖圓弧半徑對Al2O3/TiC/CaF2系梯度自潤滑陶瓷刀具切削過程的影響：表明在切削速度在82m/min～169m/

4、min范圍內(nèi)，刀具前刀面的磨損量隨著切削速度的增大而增大；背吃刀量在0.2mm～0.5mm范圍內(nèi)，當(dāng)背吃刀量超過0.3mm時，七、九層的刀具材料的主切削力在切削過程逐步下降，切削溫度上升非常緩慢；而刀具刀尖圓弧半徑在0.8mm～1.2mm內(nèi)變化時，刀具圓弧半徑的變化對七層刀具材料的切削溫度及切削力影響甚微，但對九層刀具材料的切削力影響很大。
　　采用真空熱壓燒結(jié)工藝，制備出Al2O3/TiC/CaF2系梯度自潤滑陶瓷刀具材料，進(jìn)行