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陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑 .doc.doc

陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑 .doc.doc

上传者: zheng春雨 2017-12-22 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑 .docdoc》,可适用于考试题库领域,主题内容包含陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑doc陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑(引言陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生符等。

陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑doc陶瓷刀具切削加工时的磨损与润滑(引言陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点可广泛应用于难加工材料切削、超高速切削、高速干切削和硬切削等。陶瓷刀具的最佳切削速度比硬质合金刀具高,倍可大幅度提高切削加工生产率。近三十年来由于在陶瓷刀具制造工艺中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制开发了各种碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶须或少量金属的添加技术以及采用多种增韧补强机制等使陶瓷刀具的强度、韧性、抗冲击性能等都有了较大提高。但陶瓷刀具并不是万能的。陶瓷刀具在切削加工过程中要承受高温、高压作用不可避免地要受到不同程度的磨损或破损。已有的研究表明每一种陶瓷刀具都有其特定的加工范围不同的陶瓷刀具(或同种陶瓷刀具)在加工不同工件材料时其磨损形态和刀具寿命会有很大不同因此存在陶瓷刀具与切削对象的最佳匹配问题。对于这方面的研究国内外已有一些文献报道但因实验条件和研究方法各异不同研究者的实验结果和研究结论也存在差异。本文在作者已有的研究基础上参考国内外的相关文献报道对陶瓷刀具切削加工时的磨损、润滑以及陶瓷刀具与加工对象的最佳匹配问题进行了综合评述以期对新型陶瓷刀具材料的研制与开发、实际加工中陶瓷刀具的选用与磨损控制等起到一定的指导和参考作用。(陶瓷刀具切削加工时的磨损机理在陶瓷刀具切削加工过程中始终存在两个摩擦副即前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与工件间的摩擦副。其中前者影响刀具前刀面的磨损后者影响刀具后刀面的磨损和已加工表面质量前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。陶瓷刀具主要用于高速切削场合切削温度常可高达,(甚至更高)切削压力也很大。因此陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。已有的研究表明陶瓷刀具的磨损与切削条件密切相关。不同的陶瓷刀具材料在不同切削条件下加工不同的工件材料时占主导地位的磨损机制可能有所不同。如在低速切削时由于切削温度较低其磨损机理往往表现为磨粒磨损而在高速切削时则以高温引起的粘着磨损、化学反应、氧化磨损和扩散磨损为主。作者的研究表明:AlO基陶瓷刀具在连续切削钢件时其磨损机理主要为伴有微崩刃的磨料磨损和粘结磨损而在切削铸铁时主要为磨料磨损。dash金属摩擦副的润滑作用进行了研究发现油基切削液比水基切削液更为有效。如使用含二烷基二硫化磷酸锌(ZDDP)的润滑油进行润滑SiN陶瓷刀具切削钢时的磨损率与干切削相比可减小两个数量级切削不锈钢时的磨损率比干切削时可减小一个数量级。表面分析发现SiN及工件的磨损表面上有ZnO、FeS、FePO等摩擦化学反应产物生成。作者曾对AlOTiB陶瓷刀具干切削淬硬钢进行了试验研究结果表明:该陶瓷刀具高速干切削时具有自润滑功能。当切削速度较低时切削温度也较低刀具的磨损机制主要表现为磨料磨损与粘结磨损当切削速度很高时刀具表面平均切削温度较高实际瞬时最高温度大于平均温度切削后刀具磨损区的XRD谱图中出现了TiO衍射峰这表明TiB在切削高温的作用下发生了氧化。TiB的氧化物TiO能在切屑与刀具前刀面之间起到固体润滑剂的作用进而可减小切削力和前刀面的平均摩擦系数mu并能减轻刀具的粘结磨损提高刀具的耐磨性能。(陶瓷刀具与加工对象的匹配每一种陶瓷刀具都有其特定的加工范围不同的陶瓷刀具(或同种陶瓷刀具)在加工不同工件材料时其磨损形态和刀具寿命有很大差别。因此每一种陶瓷刀具都有其最佳加工对象即存在陶瓷刀具与加工对象的最佳匹配问题。AlO基陶瓷刀具中含有铝元素因此AlO基陶瓷刀具在加工铝及铝合金时存在较大亲和力刀具会产生较大的粘结磨损和扩散磨损。AlOTiC和AlO(ol)ZrO,XAlO,XTiC,XTiN,XSiC,XAlOZrO陶瓷刀具中的材料组分AlO和ZrO在高温下的化学稳定性好且与Fe的溶解度很小不易向工件材料中扩散及溶解因此AlOZrO具有较好耐磨性能。由于AlOZrO陶瓷刀具在高温(以上)下ZrO的增韧效果会显著减小所以AlOZrO陶瓷刀具不适合温度较高的高速或超高速切削只适合在较低切削速度范围内进行切削加工SiN基陶瓷刀具适于高速切削铸铁加工镍基合金也能取得满意结果但切削奥氏体不锈钢时则磨损严重。由于SiN和Fe之间存在较大亲和力以及Si和Fe之间的相互扩散高速切削产生的高温会大大加剧SiN与这类工件间的化学作用及元素扩散加剧SiN刀具的磨损所以SiN刀具也不适合高速切削纯铁和碳钢等材料。总的来说AlO基陶瓷刀具具有良好的耐磨损性能及耐高温性能(均高于SiN基陶瓷刀具)且其高温化学稳定性很好不易与铁元素发生相互扩散或化学反应因而AlO基陶瓷刀具的应用范围最广适于高速切削钢、铸铁及其合金SiN基陶瓷刀具的断裂韧性和抗热裂性高于AlO基陶瓷刀具适于断续加工铸铁及铸铁合金ZrO增韧陶瓷刀具室温韧性较高适于断续切削但不适合温度较高的高速或超高速切削添加SiC的陶瓷刀具最适合加工镍基高温合金、纯镍和高镍合金等但不适于加工钢和铸铁。(结语综上所述不同种类的陶瓷刀具(或同种类刀具)加工不同工件时其磨损形态不同。冷却与润滑对陶瓷刀具的磨损和刀具寿命会产生很大影响采用适当的冷却和润滑对减小陶瓷刀具磨损、延长使用寿命十分有益。在实际应用中每一种陶瓷刀具都有其特定的加工范围陶瓷刀具与其加工对象之间存在最佳匹配问题应根据所加工的工件材料选择合适的刀具材料并根据刀具材料中是否含有高温下易与工件材料发生扩散及化学作用的组分来确定最佳切削用量。

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