表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响

摘要

金属切削是加工机械零件的基本方法之一，在机械制造业中占有十分重要的地位。近年来随着“绿色制造”的提出，如何改善刀具切削性能、提高工件表面加工质量成为了国内外研究学者所关注的热点。本文将表面织构引入切削刀具表面，进行了织构刀具的设计和制造，研究了表面织构对于刀具切削性能、工件表面加工质量的影响以及三维形貌表征参数与织构刀具切削性能的相关性。
　　采用YLP-F10型光纤激光打标机在YT15刀具的前刀面上进行激光微加工，得到两组表面具有微凹坑阵列的织构刀具，通过控制微凹坑的直径、深度、面积占有率等参数使得每组织构刀具表面高度算术平均值Sa相同。使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对织构表面进行测量，采用ISO25178参数对测量表面进行表征;通过SL200KS接触角测量仪测量织构刀具前刀面湿润性的变化;随后在配备Kistler9257B型三向测力仪的CA6140车床上进行45＃钢切削试验，通过改变切削速度、进给量，研究了不同织构对切削力、前刀面摩擦特性、工件表面粗糙度、切屑形变的影响以及不同切削参数对于织构刀具切削性能的影响。本研究结果表明:合理的表面织构能够改善刀具的切削性能;切削液在前刀面铺展较快的织构刀具获得了较好的切削性能;不同切削参数条件下，织构表面的影响效果也不同;凹坑直径、深度、面积占有率的协同作用对改善刀具切削性能至关重要，为了协调这三个织构参数，可以进一步研究三维表征参数Sku、Ssk、Vvv、Vvc、Sdv、Sda、Spd与刀具切削性能的关联性，为刀具表面设计提供了基础。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 表面织构的研究现状

1．2．1 表面织构的摩擦学特性研究

1．2．2 表面形貌的表征研究

1．3 织构刀具的研究现状

1．4 国内外研究现状评述

1．5 本文研究内容

第二章 织构刀具表面设计及激光加工

2．1 引言

2．2 刀具织构表面设计

2．3 刀具表面激光加工

2．3．1 刀具原始表面处理

2．3．2 YLP-F10光纤激光打标机

2．3．3 刀具前刀面激光微加工过程

2．3．4 激光微加工表面后处理

2．4 本章小结

第三章 织构刀具表面形貌表征

3．1 引言

3．2 ISO25178三维形貌表征参数

3．2．1 高度参数

3．2．2 空间参数

3．2．3 功能参数

3．2．4 混合参数

3．2．5 特征参数

3．3 织构刀具表面三维形貌扫面及测量结果

3．3．1 Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪

3．3．2 织构表面三维形貌扫描及测量结果

3．4 织构表面湿润性表征

3．4．1 SL200KS接触角仪

3．4．2 织构表面湿润性测量结果

3．5 本章小结

第四章 织构刀具切削性能及表面摩擦特性分析

4．1 引言

4．2 试验装置

4．3 试验过程

4．4 试验结果及讨论

4．4．1 表面织构对切削力及摩擦系数的影响

4．4．2 表面织构对加工表面质量的影响

4．4．3 切削参数对织构刀具的切削性能影响

4．4．4 织构刀具的抗粘附特性研究

4．5 本章小结

第五章 表面三维表征参数与刀具切削性能的关联性研究

5．1 引言

5．2 织构表面ISO25178三维形貌表征参数与切削性能的关系

5．2．1 高度参数与织构刀具切削性能的关联性分析

5．2．2 功能参数与织构刀具切削性能的关联性分析

5．2．3 特征参数与织构刀具切削性能的关系性分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况