H13鋼硬態(tài)銑削過程中的刀具磨損及其對表面完整性的影響.pdf

1、超硬刀具材料以及高性能機床的誕生和發(fā)展,促進了高速加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用,硬態(tài)銑削技術(shù)作為高速加工的一個分支,引起了模具制造業(yè)的極大興趣。相比于傳統(tǒng)的磨削手段,對處于淬硬狀態(tài)的模具鋼進行切削可減少大量的磨削時間,縮短模具制造工藝流程,減少熱處理變形,降低工藝成本。H13鋼是一種國內(nèi)外廣泛使用的熱作模具鋼,其服役過程中受到高溫、高壓和沖擊的作用,工作條件惡劣。對表面粗糙度、微觀組織、殘余應(yīng)力、加工硬化、相變等表面完整性指標的要求較高。模具鋼硬

2、態(tài)銑削過程中的刀具磨損除了使刀具喪失切削能力外,還會引起刀具刃口幾何形狀改變,增大切削力、切削熱而使切削條件的惡化,進而影響加工零件的表面完整性。然而,人們對硬態(tài)銑削過程中的刀具磨損對表面完整性各指標的影響還缺乏全面認識,只有在充分了解刀具磨損及其對表面完整性影響的基礎(chǔ)上,才能發(fā)揮硬態(tài)切削刀具的效能,降低刀具成本,同時能夠更好控制加工表面完整性,獲得可靠穩(wěn)定的模具使役性能。本文系統(tǒng)研究了AISI H13鋼硬態(tài)銑削過程中冷卻潤滑方式的作用

3、效果,刀具磨損,及其對表面完整性的影響。
　　研究了干切削、微量潤滑(Minimum Quantity Lubrication,MQL)切削、低溫油.氣切削方式對切削力、表面粗糙度和殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。MQL切削和低溫油-氣切削方式能顯著降低切削力和表面粗糙度,增大殘余壓應(yīng)力;切削參數(shù)會影響冷卻潤滑介質(zhì)對切削過程的改善作用。
　　研究了AISI H13/硬質(zhì)合金刀具材料的滑動摩擦磨損行為,硬質(zhì)合金磨損區(qū)域形貌比較規(guī)則,摩擦過

4、程中硬質(zhì)合金發(fā)生了磨粒磨損,粘結(jié)磨損和氧化磨損。分析了硬態(tài)銑削H13鋼硬質(zhì)合金刀具磨損形態(tài)和磨損機理,涂層破壞和粘結(jié)磨損為主要的磨損形式。低溫油-氣切削下的刀具壽命是干切削時的2倍以上,干切削時,刀具的失效形式以后刀面磨損為主,低溫油-氣切削刀具的失效形式為前刀面大塊剝落。
　　分析了刀具磨損對表面完整性的影響,隨著刀具磨損的發(fā)展,加工表面幾何紋理逐漸加深,干切削時,表面粗糙度在刀具磨損的初始階段變化較大,而表面粗糙度和顯微硬度在

5、穩(wěn)定磨損階段保持穩(wěn)定,在劇烈磨損階段上升很快。采用低溫油-氣切削時,表面粗糙度和顯微硬度隨著刀具的磨損先上升,隨后趨于穩(wěn)定。工件表面的塑性變形在刀具磨損整個過程中都會發(fā)生,加工表面白層在刀具后刀面磨損劇烈時產(chǎn)生,但X射線分析沒有發(fā)現(xiàn)相變。
　　本文通過研究H13鋼硬態(tài)銑削過程中的冷卻/潤滑作用效果、刀具磨損及其對表面完整性的影響,為改善加工質(zhì)量,促進硬態(tài)銑削技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
　　本課題得到山東省自然科學(xué)基金(