[發明專利]一種原位成型不同形貌微織構陶瓷刀具干切削45鋼方法

在審

• 申請號: 201710315814.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN106964786A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 馮益華;張記云;王麗;張文泉;孔雪;田園
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械加工領域，涉及一種原位成型不同形貌微織構陶瓷刀具干切削45鋼的方法。

背景技術

山東大學的鄧建新及日本的Kawasegi N等人研究表明：在刀具前刀面垂直于流屑方向激光加工微織構能夠一定程度上減小切削力、切削溫度以及前刀面磨損，提高切削性能。分別見鄧建新.Performance of carbide tools with textured rake-face filled with solid lubricants in dry cutting processes[J].山東大學，2011和Kawasegi N, Sugimori H, Morimoto H, Morita N, Hori I. Development of cutting tools with microscale and nanoscale textures to improve frictional behavior[J]. Precision Engineering 2009,33:248–54。

中國專利“申請號：CN201210003617.X”報道了一種微池石墨自潤滑陶瓷刀具的制備工藝。該工藝是在微池石墨壓頭加工出一定尺寸凸起，通過熱壓燒結制備出具有自潤滑功能的微池陶瓷刀具。基于此工藝，以原位成型法制備出自潤滑功能的微織構陶瓷刀具，原理是設計并制備用以原位成型微織構的固體潤滑劑凸模，陶瓷刀具燒結時，利用凸模在基體中的占位，一次性制備出硬質耐磨相與軟質潤滑相交替共存的微織構自潤滑刀具。

目前，在干切削條件下，利用原位成型微織構陶瓷刀具，不同形貌微織構陶瓷刀具對車削45號鋼切削工藝研究尚為空白。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，探究不同微織構方向陶瓷刀具對車削45號鋼的影響，提供了一種切削性能好、加工成本低的原位成型不同形貌微織構陶瓷刀具干切削45號鋼方法。

技術方案：

本發明的一種原位成型不同形貌微織構陶瓷刀具干切削45號鋼方法，其特征在于：以原位成型法制備縱向織構、橫向織構陶瓷刀具，并以同樣方法制備傳統無織構刀具為對比試驗，探究切削性能，切削參數為: 切削速度90m/min、120m/min、150m/min、180m/min、210m/min，進給速度0.102mm/r，切削深度0.5mm。

采用測力儀測量無織構、橫向織構和縱向織構刀具在不同切削速度下的切削力；采用測溫儀測量無織構、橫向織構和縱向織構刀具在不同切削速度下的切削溫度。

采用EDX化學元素分析儀檢測三種刀具面積相同的區域范圍內（覆蓋磨損區域）Fe元素含量，因刀具基體材料為Al₂O₃/TiC，本身不含有Fe元素，故可通過分析前刀面磨損區域Fe元素含量表示前刀面粘結磨損程度，前刀面Fe元素越多，粘結磨損越嚴重。

有益效果：通過切削實驗發現，原位成型微織構陶瓷刀具與激光加工微織構刀具相比，同樣具有減小切削力、切削溫度和前刀面磨損的優點；其中橫向織構刀具切削性能最佳，與無織構刀具相比主切削力降低4.3%-12.5%，徑向力降低5.9%-12.6%，進給力降低25%-29.5%，切削溫度降低10.1%-12.3%，前刀面磨損最輕。

說明書附圖：

圖1 為橫向織構刀具示意圖；

圖2 為縱向織構刀具示意圖；

圖3 是本發明不同切削速度下切削45號鋼的刀具主切削力變化趨勢；

圖4 是本發明不同切削速度下切削45號鋼的刀具徑向力變化趨勢；

圖5 是本發明不同切削速度下切削45號鋼的刀具進給力變化趨勢；

圖6 是本發明不同切削速度下切削45號鋼的刀尖溫度變化趨勢；

圖中：1.前刀面，2.橫向織構，3.縱向織構。

具體實施方式：

本發明將氧化鋁復合陶瓷刀具與原位成型微織構加工技術結合，切削45號鋼，通過切削試驗，測量三向切削力和溫度，觀察前刀面磨損情況，得到最佳微織構陶瓷刀具，從而在保證加工質量的前提下，節約加工成本，為實際應用提供理論依據。

本發明根據已有的參考文獻，工件材料的切削切削性能及設備的使用性能，在保證工件表面質量的前提下，減少試驗時間，選擇了固定的進給量0.102r/min、背吃刀量0.5mm。

實驗1：在切削速度為90m/min、120m/min、150m/min、180m/min、和210m/min下，測量無織構、橫向織構及縱向織構刀具的切削力和切削溫度。