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涂层硬质合金刀具切削性能研究

刘强  
【摘要】: 涂层硬质合金刀具以其高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性和高的通用性等特点,广泛地应用于金属切削加工领域,是当前世界各国重点研究开发的刀具之一。与国外相比,国内对涂层硬质合金刀具的研究和使用还有一定的差距,特别是对MT-TiCN和TiAlN涂层硬质合金刀具切削性能的研究还很少。为了探询国内与国际最先进涂层硬质合金刀具之间的差距和研究MT-TiCN与TiAlN涂层硬质合金刀具之间的性能差异,本文以四种涂层硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为实验,对此进行了较为深入的研究。 首先,通过切削力实验研究了切削用量对切削力的影响,并对四种刀具的切削力进行了对比分析。实验结果及分析表明,在采用小进给量、小切削深度切削时,出现了径向力大于主切削力的现象;随着切削速度的增加,GC2025和YBC251刀具的切削力先减小后增大,而GC1025和YBM252刀具的切削力是一直减小的;国外同类型涂层硬质合金刀具的切削力较小。 其次,依据表面粗糙度的正交实验,分析了加工参数对奧氏体不锈钢工件表面粗糙度的影响,结果表明,对加工厂件表面粗糙度影响最大的因素是进给量f,而刀片类型、切削速度v、切削深度和干湿切削条件对试验结果的影响依次减弱。随后,研究了切削用量对变形系数的影响和切屑的微观形貌,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;奥氏体不锈钢切屑的微观形态一边是锯齿形状,另一边是光滑带状,而且锯齿形是不对称的。 最后,分析了四种涂层硬质合金刀具的寿命及磨损形态,深入研究了涂层硬质合金刀具的磨损原因,并分析了两种MT-CVD涂层刀具显微结构的差异。实验结果及分析显示:PVD工艺的YBM252刀具寿命显著高于CVD工艺的YBC251刀具,而国外产GC2025和GC1025刀具的切削寿命都显著高于国内产的YBC251和YBM252刀具;GC2025刀具采用了交替涂覆的多层涂层和富Co的梯度结构硬质合金基体,而YBC251刀具采用的是传统的多层涂层技术和均质硬质合金基体。


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