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陶瓷刀具干切削奥氏体不锈钢时的切削性能研究

作　者: 戴登钊
导　师: 邓建新
学　校: 湘潭大学
专　业: 机械工程
关键词: 陶瓷刀具刀具材料奥氏体不锈钢切削性能干切削难加工材料切削断屑性能磨损量测量主切削力切削速度进给量切削试验后刀面切削加工切屑处理断续切削背吃刀量扩散磨损切削力预测硬质合金刀具
分类号: TG501
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

陶瓷刀具材料以其高硬度和良好的高温性能,在提高加工效率和刀具寿命等方面等方面有着巨大优势,因此在切削加工领域具有很好的前景。而复合陶瓷更可由不同的设计理论、基本组分和增韧机制具有不同的性能,从而满足各种材料的加工需要。奥氏体不锈钢具有韧性强、加工硬化严重和导热性差等特点,属于难加工材料,特别在断续切削、干切削等条件下容易造成刀具磨损和破损,刀具的寿命较低。本文通过干切削试验,对Al₂O₃/SiCw（AS）、Al₂O₃/（Ti,W）C（AT）和Si₃N₄/TiC（ST）陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢时的切削性能进行了研究,希望对今后研究陶瓷材料的改性、增强材料的性能、扩大材料的范围方面具有实际应用价值。同时还对加工时切削参数对刀具切削力、断屑性能及磨损的影响做出了研究,从而对陶瓷刀具加工切削奥氏体不锈钢类难加工材料切削参数的选择提出参考。通过正交切削试验对陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢时的切削力进行研究,得出对切削力影响较大的切削参数是进给量和切削深度,切削速度的影响较小;发现当切削用量选择较小值时会出现背向切削力大于主切削力的现象;建立了两种陶瓷刀具的切削力经验公式;经比较得出在相同条件下,AT刀具的切削力要大于ST刀具的切削力。通过对陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢时的切屑宏观形态进行研究,发现在刀具允许的切削参数范围内,选择切削参数越大,刀具的断屑性能越佳,其中影响最大的切削参数是进给量。通过单因素切削试验对陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢时的刀具磨损进行研究,发现刀具的主要磨损形式为刀尖处磨损以及切深处的沟槽磨损;切削速度和进给量对刀尖处磨损量的影响较显著;磨粒磨损、粘结磨损和氧化磨损是刀具的主要磨损机制;AS刀具和ST刀具在高速下切削时切深处的沟槽磨损造成刀具破损;另外试验中Al₂O₃基陶瓷刀具表现出了优于Si₃N₄陶瓷刀具的抗磨损性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 复合陶瓷刀具材料的研究现状  8-12
    1.1.1 Al_2O_3基陶瓷刀具材料  8-9
    1.1.2 Si_3N_4基陶瓷刀具材料  9-10
    1.1.3 复合陶瓷刀具切削难加工材料的研究现状  10-12
  1.2 奥氏体不锈钢材料的切削加工研究现状  12-16
    1.2.1 不锈钢材料的性能和特点  12-13
    1.2.2 奥氏体不锈钢切削加工特点  13-14
    1.2.3 不锈钢的切削加工研究现状  14-16
  1.3 课题研究的目的、意义及内容  16-17
    1.3.1 课题研究的目的及意义  16
    1.3.2 课题研究的主要内容  16-17
第2章陶瓷刀具干切削奥氏体不锈钢的正交试验设计  17-21
  2.1 试验条件  17-19
    2.1.1 刀具材料与性能  17
    2.1.2 工件材料与性能  17-18
    2.1.3 切削参数选择  18
    2.1.4 试验数据测量方法  18-19
  2.2 试验方案  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢的正交试验结果分析  21-33
  3.1 切削力测量结果分析  21-28
    3.1.1 正交试验结果  22-23
    3.1.2 测量结果处理  23-28
  3.2 切屑宏观形态分析  28-32
    3.2.1 切屑形态结果  29-30
    3.2.2 结果处理  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第4章陶瓷刀具干切削奥氏体不锈钢时的磨损机理研究  33-56
  4.1 陶瓷刀具磨损的理论分析  33-36
    4.1.1 陶瓷刀具的磨损形态  33
    4.1.2 陶瓷刀具的磨损机理  33-34
    4.1.3 刀具磨损过程  34-35
    4.1.4 陶瓷刀具的破损机理  35-36
  4.3 试验目的与刀具选择  36
  4.4 试验方案  36-38
    4.4.1 切削用量选择  37
    4.4.2 试验数据测量  37-38
  4.5 切削温度有限元计算  38-41
  4.6 试验结果研究  41-55
    4.6.1 刀具的磨损量分析  41-46
    4.6.2 刀具的磨损机理分析  46-53
    4.6.3 刀具的破损研究  53-55
  4.7 本章小结  55-56
第5章总结  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61

陶瓷刀具干切削奥氏体不锈钢时的切削性能研究

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