论文摘要
金属陶瓷刀具以其高硬度、高耐磨性和良好的化学稳定性等特点,在加工精度、切削效率、刀具寿命等各个方面拥有着不可比拟的优越性。但是Ti(C,N)基金属陶瓷材料中C、N所占比例的不同,直接影响着刀具的切削性能。一般认为N含量越高,刀具的晶粒越小,韧性越高,但是硬度越低。奥贝球铁的强度、硬度都很高,而且被切削时还会加工硬化现象,因此属于难加工材料,要求切削刀具具有较高的硬度和足够的韧性,而这正是Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的优点。本文通过使用Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削奥贝球铁的试验,一方面研究了金属陶瓷刀具的切削性能,另一方面分析了奥贝球铁的加工方法。首先,通过切削力实验研究了切削用量对切削力的影响,并对四种刀具的摩擦系数进行了对比分析。实验结果及分析表明,随着切削速度的增加,四种刀具的切削力是一直减小的;金属陶瓷刀具NX2525的摩擦系数始终小于同类型刀具YNG151;在高速切削条件下,涂层刀具PV30和YBC251的摩擦系数要小于NX2525和YNG151。其次,分析了四种刀具的寿命及磨损形态,深入研究了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的磨损原因。实验结果及分析显示:N含量较低的YNG151刀具寿命高于NX2525刀具;由于基体材料耐磨性的差异,涂层金属陶瓷刀具PV30的寿命明显高于涂层硬质合金刀具YBC251。高的切削速度带来的高温,加剧了金属陶瓷刀具的粘结磨损,而粘结磨损正是金属陶瓷刀具在高温下主要的磨损原因,因此切削速度是影响刀具寿命最主要的因素。切削奥贝球铁时,既保证加工效率又能减小刀具磨损的方法是,减少一半的切削速度,增加一倍的切削深度。最后,研究了切削用量对变形系数的影响,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;在切削过程中,当刀具锋利时,奥贝球铁的切屑是长切屑,而当刀具磨钝后,切屑会变短。随后,依据表面粗糙度的正交实验,分析了加工参数对奥贝球铁工件表面粗糙度的影响,结果表明,对加工工件表面粗糙度影响最大的因素是进给量,而刀片类型、切削速度和切削深度对试验结果的影响依次减弱。