具有沟槽微织构的超硬材料 刀具切削仿真与实验研究
2021-03-19徐明刚宋恩禹张海旭程曦吴志伟
表面技术 2021年2期
徐明刚,宋恩禹,张海旭,程曦,吴志伟
(1.北方工业大学 机械与材料工程学院,北京 100144; 2.北京轨道交通技术装备集团有限公司,北京 100160)
超硬材料在数控加工刀具中的应用越来越广泛,以PCD 为代表的超硬材料刀具,在高速切削加工领域的应用尤为突出,其刀磨技术和刃磨品质是关乎加工精度的关键。现代摩擦学和仿生学证实,存在一定非光滑形态的高性能表面织构具有更好的抗磨减摩性能。这为改善超硬材料刀具表面抗磨状态带来了新的理论依据[1-3]。与此同时,基于流体动压射流现象的辅助支撑研究也逐渐成熟。微织构与水射流现象相结合的方式,已成为解决车削过程中瞬时高温过高的良好途径,且是延长超硬材料刀具寿命的有效方法。邵世超[4]通过切削实验发现,沟槽微织构的最佳切削性能表现在垂直于切屑流方向。邓大松[5]通过钻削仿真及实验得出,微织构的置入可减缓麻花钻的磨损,合理的织构间距可以提升钻削性能。戚宝运[6]在对钛合金进行切削实验时,发现沟槽微织构的置入可以改善加工过程中刀具的磨损,且在低温润滑下,其减摩效果更好。李一楠等[7]采用增材制造的方法制备了凸微织构表面,经仿真及对磨实验发现,凸微织构刀具可以改善摩擦性能。Sugihara 等人[8-10]通过干切削实验得出,在主切削刃表面置入沟槽微织构可改善刀具抗粘性。
综上,国内外学者对刀具置入微织构进行了大量的切削实验,在润滑液作用下,微织构的置入可有效改善切削性能。……
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