激光微造型刀具高速切削的潤(rùn)滑研究.pdf

1、現(xiàn)有刀具加工難加工材料(如高溫合金,鈦合金等)時(shí),刀-屑、刀-工底部摩擦劇烈,嚴(yán)重影響切削效率與刀具耐用度。微光微造型刀具的出現(xiàn)為刀具潤(rùn)滑與減摩技術(shù)提供了一個(gè)新的發(fā)展方向,具有廣闊的發(fā)展前景。
　　 本文以微造型刀具為研究對(duì)象,通過二極管泵浦Nd:YAG激光器在刀具前刀面摩擦敏感區(qū)域加工出微型凹槽與凹腔復(fù)合型貌,這些微型結(jié)構(gòu)可以有效地改善刀-屑與刀-工接觸表面的摩擦特性,并具有抗粘結(jié)效果。本文主要內(nèi)容有:(1)論述了微造型技術(shù)的

2、發(fā)展現(xiàn)狀與國(guó)內(nèi)外微造型刀具的研究進(jìn)展況狀;(2)分析了刀具接觸模型及摩擦學(xué)特性;(3)采用有限元分析技術(shù),建立起刀具切削、幾何、材料模型,并對(duì)微造型刀具切削溫度、切削力、刀具磨損等進(jìn)行分析預(yù)測(cè);(4)為獲得高質(zhì)量的微造型形貌,對(duì)高速鋼(W18)材料進(jìn)行激光微造型基礎(chǔ)工藝實(shí)驗(yàn),并獲得最佳激光加工工藝參數(shù),制造出微造型刀具;(5)車削加工鋁合金實(shí)驗(yàn),采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)切削因素進(jìn)行方差分析,建立起線性回歸方程,并將微造型刀具與普通刀具進(jìn)行切削對(duì)

3、比實(shí)驗(yàn),獲得前刀面的平均摩擦系數(shù)和平均溫度;(6)分析了刀具粘結(jié)磨損機(jī)理,并總結(jié)了微造型刀具抗摩擦磨損機(jī)理。
　　 本文的研究結(jié)果表明:
　　 (1)以有限元分為手段,進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,研究表明微造型刀具的最高切削溫度、最大切削力、最大切削應(yīng)力、磨損最嚴(yán)重區(qū)域均位于距離刀尖不遠(yuǎn)處的主切削刃附近。
　　 (2)通過一系列正交切削鋁合金實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①在高速切削加工中,影響最大的切削參數(shù)為切削深度,其次是進(jìn)給量

4、;②通過對(duì)刀具切削力的分析,微造型刀具的主切削力要比普通刀具的切削力小11.5%和10.3%,濕切削加工則效果更為明顯。
　　 (3)通過能譜分析儀分析和電子掃描鏡分析,研究發(fā)現(xiàn)微造型刀具的磨損較普通刀具的磨損程度要小,且刀具前刀面距離刀尖較近的區(qū)域,滯溜在微造型刀具前刀面鋁元素的含量,要比普通刀具要小,表明微造型刀具能夠有效減少切屑在刀具表面的滯溜,起到抑制積屑瘤產(chǎn)生的作用。
　　 (4)前刀面的平均摩擦系數(shù)隨著切削速