金属陶瓷刀具加工奥贝球铁的切削性能研究

摘要

金属陶瓷刀具以其高硬度、高耐磨性和良好的化学稳定性等特点，在加工精度、切削效率、刀具寿命等各个方面拥有着不可比拟的优越性。但是Ti(C，N)基金属陶瓷材料中C、N所占比例的不同，直接影响着刀具的切削性能。一般认为N含量越高，刀具的晶粒越小，韧性越高，但是硬度越低。奥贝球铁的强度、硬度都很高，而且被切削时还会加工硬化现象，因此属于难加工材料，要求切削刀具具有较高的硬度和足够的韧性，而这正是Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的优点。本文通过使用Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削奥贝球铁的试验，一方面研究了金属陶瓷刀具的切削性能，另一方面分析了奥贝球铁的加工方法。 首先，通过切削力实验研究了切削用量对切削力的影响，并对四种刀具的摩擦系数进行了对比分析。实验结果及分析表明，随着切削速度的增加，四种刀具的切削力是一直减小的；金属陶瓷刀具NX2525的摩擦系数始终小于同类型刀具YNG151；在高速切削条件下，涂层刀具PV30和YBC251的摩擦系数要小于NX2525和YNG151。 其次，分析了四种刀具的寿命及磨损形态，深入研究了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的磨损原因。实验结果及分析显示：N含量较低的YNG151刀具寿命高于NX2525刀具；由于基体材料耐磨性的差异，涂层金属陶瓷刀具PV30的寿命明显高于涂层硬质合金刀具YBC251。高的切削速度带来的高温，加剧了金属陶瓷刀具的粘结磨损，而粘结磨损正是金属陶瓷刀具在高温下主要的磨损原因，因此切削速度是影响刀具寿命最主要的因素。切削奥贝球铁时，既保证加工效率又能减小刀具磨损的方法是，减少一半的切削速度，增加一倍的切削深度。 最后，研究了切削用量对变形系数的影响，分析表明：切削速度和进给量对变形系数影响较大，切削深度的变化对变形系数影响不大；在切削过程中，当刀具锋利时，奥贝球铁的切屑是长切屑，而当刀具磨钝后，切屑会变短。随后，依据表面粗糙度的正交实验，分析了加工参数对奥贝球铁工件表面粗糙度的影响，结果表明，对加工工件表面粗糙度影响最大的因素是进给量，而刀片类型、切削速度和切削深度对试验结果的影响依次减弱。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1本课题研究背景

1.2 Ti(C，N)基金属陶瓷刀具

1.3奥贝球铁的概述

1.4本课题的研究工作

2试验设计与试验步骤

2.1试验设计

2.2试验部分

3切削力试验结果分析

3.1切削力经验公式的建立

3.2切削用量对切削力的影响

3.3 刀具表面摩擦系数的比较

3.4本章小结

4刀具磨损试验结果分析

4.1 刀具寿命曲线

4.2切削用量对刀具寿命的影响

4.3刀具磨损破损现象

4.4刀具磨损破损机理

4.5本章小结

5切屑和粗糙度试验结果分析

5.1切屑的研究

5.2基于正交试验的表面粗糙度研究

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢