硬質合金超聲激光輔助切削脆性-延性轉變特性研究.pdf

1、硬質合金是一種具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等優(yōu)良特性的金屬復合材料，在航空航天、光學及電子等領域中的應用也越來越廣泛，在現代工具材料、耐磨材料和耐腐蝕材料中也占有極其重要的地位。但由于其具有較高的硬度和強度，且機械加工性能差，因此硬質合金的延性域加工在超精密加工過程中是必不可少的。
　　本論文，在普通切削加工臨界切深的基礎上，考慮到二維超聲振動頻率、振幅、切削時間等參數的影響，對二維超聲激光輔助切削的臨界切削深度的理論公式進行了探

2、討。理論研究發(fā)現：二維超聲振動切削的斷續(xù)切削可以改變刀具前角、剪切角等參數，減小切削時間，減小切削力，從而相對增加臨界切削載荷以及臨界切削深度；復合超聲振動后的切削速度可以進一步改變超聲振動切削過程中的切削時間以及剪切角，進而增大臨界切削深度；激光加熱在一定條件下可以提高切削溫度，從而降低材料硬度，增大臨界切削深度；通過數值計算，了解到臨界切深會隨著切削速度的增加而增大，還會隨著Co含量的增加而增大，同時也會隨著刀尖圓弧半徑的較小而增大

3、；二維超聲激光輔助切削的臨界切深大于普通切削的臨界切深。
　　基于SPHER360超精密車床和自行搭建的模擬切削過程的刻劃試驗平臺，采用CBN刀具對YG10、YG15以及YG20材料的硬質合金模擬切削過程，進行切深漸變的仿切削刻劃切削試驗，通過白光干涉儀觀測劃痕特性，估測臨界切削深度，研究在不同切削條件下的臨界切削深度的變化，并與理論分析結果進行了對比。試驗研究發(fā)現，相同切削條件下二維超聲切削的臨界切削深度大于普通切削的臨界切削深

4、度，臨界切深會隨著切削速度的增加，Co含量的增加而增大，與理論研究結果基本一致。
　　在硬質合金材料去除特性理論和試驗分析的基礎上，進行了實際切削試驗。試驗發(fā)現YG10、YG15以及YG20硬質合金材料在普通加工過程中，隨著切削速度的增加，材料的破碎率逐漸減小，加工表面的粗糙度值減??；在二維超聲加工和二維超聲激光輔助切削加工過程中，表面粗糙度值會隨著速度的增加而減小，但在靠近臨界切削速度時，又會有一定程度的增加。試驗切削過程中發(fā)現