硬態(tài)車削淬硬鋼切屑形成機(jī)理及表面完整性研究.pdf

1、硬態(tài)車削也稱“以車代磨”，是指把淬硬鋼的車削作為最終精加工工序的工藝方法。一般情況下，淬硬鋼工件的粗加工是在淬火前進(jìn)行的，淬火后進(jìn)行磨削精加工。但磨削加工成本高、效率低。隨著高硬刀具材料和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，可以采用PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬質(zhì)合金刀具在車床或車削加工中心對(duì)淬硬鋼進(jìn)行車削，其加工質(zhì)量也可以達(dá)到精磨的水平。本文針對(duì)硬態(tài)車削典型淬硬模具鋼H13和Cr12MoV材料，采用仿真-理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法，借助有限元軟件Advante

2、dge FEM和微觀形貌檢測(cè)手段，系統(tǒng)研究了硬態(tài)車削切屑形成機(jī)理及其加工表面完整性，為優(yōu)化切削參數(shù)、提高刀具壽命和模具鋼表面質(zhì)量提供了理論支撐。
　　本文選用的陶瓷刀具（Si3N4）進(jìn)行硬態(tài)車削過(guò)程仿真，分析不同切削參數(shù)對(duì)切屑形態(tài)，切削力和切削溫度的影響規(guī)律，基于對(duì)車削過(guò)程中的應(yīng)變、應(yīng)變率、最大剪應(yīng)力以及切削力的分析，深入研究了硬態(tài)車削切屑形成機(jī)理，明確了形成鋸齒狀切屑的切削參數(shù)與條件；借助切屑最大厚度及其鋸齒形切屑連續(xù)部分的高度

3、參數(shù)，對(duì)切屑鋸齒化程度進(jìn)行了定量表征，闡明了鋸齒狀切屑的形成機(jī)理，研究了各切削參數(shù)（切削速度 v，進(jìn)給量f，背吃刀量ap）對(duì)切屑鋸齒化程度的影響規(guī)律；通過(guò)有限元仿真分析了硬態(tài)車削切屑的形成過(guò)程，通過(guò)分析切削過(guò)程中的應(yīng)變率云圖，對(duì)切屑過(guò)程中切屑的變形過(guò)程進(jìn)行了研究。
　　本文中通過(guò)硬態(tài)車削實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了有限元仿真的可靠性，采用超景深顯微鏡觀察了硬態(tài)車削中切屑的微觀形貌，對(duì)硬態(tài)車削切屑形成的微觀機(jī)理進(jìn)行了分析；鋸齒狀切屑的產(chǎn)生是由于材料

4、發(fā)生了塑性失穩(wěn)。對(duì)已加工表面進(jìn)行表面完整性的研究，對(duì)硬態(tài)車削表面殘余應(yīng)力進(jìn)行了仿真研究，比較了車削H13鋼和Cr12MoV鋼表面殘余應(yīng)力的分布及應(yīng)力大小，得到了不同切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律：其中進(jìn)給量對(duì)切屑形態(tài)影響最大，切削速度次之。對(duì)殘余應(yīng)力影響最大的是材料自身的性能，切削參數(shù)中進(jìn)給量對(duì)殘余應(yīng)力的影響最大，測(cè)量了表面粗糙度值和表面硬度，觀察了表面微觀形貌，研究分析了切削速度，進(jìn)給量，背吃刀量對(duì)表面完整性的影響規(guī)律