硬态干式切削时的临界硬度和金属软化效应研究

硬态干式切削加工柔性好、能耗低，能够消除切削液的污染，是实现绿色制造的有效途径。针对硬态干式切削时导致的刀具耐磨性降低，寿命短的问题，在进行深入的理论研究基础上，通过系统切削试验，研究硬态干式切削条件下切削条件对已加工表面完整性（包括表面粗糙度、表面应力状态、表面硬度、表面硬化层深度、表面白层等）及表面使用性能的影响规律，分析表面金相组织变化。建立硬态干式切削条件下考虑金属软化效应的PCBN刀具寿命模型；建立包含刀具材料、几何参数等加工条件的对已加工表面完整性影响的控制模型，进行物理、半物理仿真，实现对硬态干式切削条件下的加工条件的优化及对加工表面完整性的预报和控制，完善和丰富硬态干式切削条件下的工艺参数及PCBN等新型刀具材料的切削工艺规范。为绿色制造技术中的清洁切削工艺- - 硬态干式切削的实际应用提供理论与技术基础。

项目研究了高速精密硬车削过程中,对表面质量影响因素,包括:表面残余应力的分布和变化情况,加工表面白层组织的产生及其对表面完整性的影响。PCBN刀具车削淬硬钢实验结果表明：进给率是影响表面粗糙度最显著的因素，然后是刀尖圆弧，进给率以及刀尖圆弧交互作用加之切削速度的影响也比较大，而背吃刀量相对来说对表面粗糙度的影响较小，但切削速度与背吃刀量的交互作用对表面粗糙度却有一定的影响；通过PCD刀具切削钛合金TC4切削力的研究发现，切削速度对切削力的影响较小，而进给量和切削深度则影响较大。其中随着进给量的增加FZ呈正比增加。随着切削深度的增加，Fx和Fz显著增加而Fy变化不大。PCD刀具材料耐磨性好、硬度高。可适合精加工、半精加工、粗加工、中硬度极高硬度材料加工及断续加工。与硬质合金刀具相比金刚石刀具的一个很大的特点就是刀具寿命长，抗磨损，因此系统的研究金刚石刀具切削钛合金的刀具磨损形态及磨损机理对进一步研究钛合金的加工和切削参数选择具有很重要的意义。