硬质合金涂层刀具(CN35)高速车削淬硬钢的研究

硬质合金涂层刀具（CN35）高速车削淬硬钢的研究硬质合金涂层刀具(CN35)高速车削淬硬钢的研究硬质合金涂层刀具(CN35)高
速车削淬硬钢的研究
二十世纪70和80年代以来,世界各工业发达国家都竞相开展了对这一技术的
理论和应用研究,并部分地投入工业应用。

大多数研究文献对于高速切削概念的陈述都是基于高的切削速度,及其技术和经济效益而言。

本文着眼点在于揭示高速切削的机理,探究实现高速切削优越性的物理本质之所在,寻求工业使用中不同工况条件下实现高速切削最佳技术与经济效益的工艺条件。

本课题是以实验研究为基础,借助测力、测温、扫描电镜、金相组织和成分以及形貌轮廓观察分析等手段,对高速车削过程中切削用量变化对于切屑变形、切削力、切削温度、刀具磨损、已加工工件表面形貌和表层结构等几个方面的影响和高速连续车削条件下的金属材料的切削机理加以研究。

研究切屑变形发现,在高速车削条件下出现了新的切削变形现象,切屑有带状和锯齿形两种不同形式。

切屑形成过程由塑性剪切变形和集中剪切滑移两个过程构成,材料热特性与切削条件联合作用的结果导致集中剪切滑移现象的出现是产生锯齿形切屑的关键。

切削速度和材料硬度是影响材料变形的两个主要因素,切削速度提高引起切削高热对于切屑形式形成和改变起着双重影响作用。

锯齿形切屑是高速切削条件下的材料变形典型形式,随切削用量的改变会随之变化,变形和摩擦产生的切削高热是影响材料变形的主导因素。

文中分析了锯齿形切屑的形成过程及其机理,建立了切削模型和速度模型,进行了有关变形参数的计算。

采用数理统计方法对切削力和切削温度试验数据进行处理,并建立了两者的经验公式,从试验曲线直观分析和公式回归分析两方面揭示切削力和切削温度在高速切削条件下随切削用量变化的规律。

在切削过程中,切削用量各因素对切削力和切削温度的作用趋势是不尽相同的,表现出物理量变化的复杂性。

本课题试验中,低速时,机械冲击造成刀
具破损失效,高速时,热冲击决定了刀具失效是以磨损为主。

本文对刀具出现的破损、磨损机理进行了分析。

从扫描电镜、金相组织照片和形貌轮廓描绘的微观和细观的角度分析工件已加工表面形貌和表层结构特征。

受刀具刃磨、磨损状态和高速切削运动中的高应变、高温影响,高速切削使表面上出现犁垄、犁沟和烧蚀凹坑以及熔
融金属涂抹等现象,白层的出现是高速切削中的典型特征并具有普遍性,与切削用量大小和材料硬度高低有关。

分析工件表面形貌结构认为,试验中工件表面温度没有降低。

摘要5-6ABSTRACT6-13第一章绪论13-25
1.1 高速切削技术的特点13-18
1.
1.1 高速切削概念的提出13-15
1.
1.2 高速切削技术的特点15-18
1.
1.3 高速切削技术的研究体系18
1.2 高速切削技术国内外研究发展现状18-21
1.
2.1 高速切削技术国外发展现状18-20
1.
2.2 高速切削技术国内研究现状20-21
1.3 高速切削有关关键技术研究发展概况21-22
1.4 高速切削机理研究发展概况22-23
1.5 本课题的主要研究内容23-25第二章高速车削实验方案设计25-32
2.1 正交试验方案25-27
2.
1.1 正交试验设计25-26
2.
1.2 试验结果直观分析方法26-27
2.2 试验系统27-30
2.3 本章小结30-32第三章高速车削条件下的金属切削变形机理研究32-65
3.1 金属材料的变形及切削成形机理32-36
3.2 锯齿形切屑变形机理研究36-52
3.
2.1 切屑变形研究概述36-37
3.
2.2 锯齿形切屑的宏观与微观形貌37-43
3.
2.3 锯齿形切屑的形成43-46
3.
2.4 锯齿形切屑的形成机理分析46-52
3.3 锯齿形切屑切削方程的建立52-61
3.
3.1 切削方程研究概述52-54
3.
3.2 锯齿形切屑的平均变形系数54-57
3.
3.3 锯齿形切屑的平均切屑厚度57
3.
3.4 锯齿形切屑的集中剪切滑移剪切应变57-59
3.
3.5 锯齿形切屑的集中剪切滑移剪切应变速率59-60
3.
3.6 锯齿形切屑剪切角的计算(切削方程式)60-61
3.4 高速切削条件下的超塑性变形与再结晶讨论61-63
3.5 本章小结63-65第四章高速车削中碳钢切削力分析65-84
4.1 切削力模型研究简述65-67
4.2 切削力实验结果与分析67-73
4.
2.1 调质钢切削力实验结果与分析67-69
4.
2.2 淬硬钢切削力实验结果与分析69-73
4.3 切削力动态信号分析73-77
4.4 切削力经验公式的建立77-78
4.
4.1 调质钢切削力经验公式的建立77-78
4.
4.2 淬硬钢切削力经验公式的建立78
4.5 切削力经验公式的分析78-82
4.
5.1 调质钢切削力经验公式的分析78-79
4.
5.2 淬硬钢切削力经验公式的分析79-82
4.6 本章小结82-84第五章高速车削淬硬钢切削热现象初探84-96
5.1 切削热现象研究概况84-88
5.
1.1 切削热对切削过程的影响84-85
5.
1.2 切削温度分布理论计算及测量方法简述85-88
5.2 淬硬钢切削温度实验结果与分析88-92
5.3 切削温度经验公式的建立和分析92-94
5.
3.1 淬硬钢切削温度经验公式的建立92-93
5.
3.2 淬钢切削温度经验公式的分析93-94
5.4 本章小结94-96第六章高速车削条件下刀具失效机理研究
96-117
6.1 刀具材料及其失效96-101
6.
1.1 刀具的失效形式96
6.
1.2 涂层刀具材料96-101
6.2 高速切削刀具表面摩擦机理101-103
6.3 高速车削刀具失效形式分析103-116
6.
3.1 高速车削刀具的正常失效形式103-104
6.
3.2 高速车削刀具失效与分析104-109
6.
3.3 高速车削刀具磨损形态和成分分析109-116
6.4 本章小结116-117第七章高速车削工件表面形貌和结构研究117-144
7.1 影响已加工表面形貌和结构的主要因素117-120
7.2 表面粗糙度实验结果与分析120-126
7.
2.1 调质钢表面粗糙度实验结果与分析120-123
7.
2.2 淬硬钢表面粗糙度实验结果与分析123-126
7.3 工件已加工表面微观结构分析126-140
7.
3.1 表面微观形貌扫描电镜图片分析126-131
7.
3.2 表层显微金相组织和显微硬度分析131-137
7.
3.3 表面形貌轮廓分析137-140
7.4 振动对表面质量影响的讨论140-141
7.5 本章小结141-144结论144-146
参考文献
146-155攻读博士学位期间发表的论文155-156致谢156-157附录157。