微量潤滑下涂層刀具的切削性能及磨損特性研究.pdf

1、長期以來，人們?yōu)榱私档颓邢鳒囟取⒀娱L刀具使用壽命、改善加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，通常在切削過程中澆注大量的切削液，即濕式切削占主導地位。然而濕式切削不僅導致生產(chǎn)成本增加，還給人體健康和環(huán)境等帶來很多負面影響，其應用越來越受到限制。不使用切削液的干式切削是理想的綠色切削技術，涂層刀具技術的發(fā)展也使得干式切削的范圍不斷擴大，但實踐表明對于難加工材料，即使使用涂層刀具干式切削仍有一定困難。因此，一種介于干式切削與濕式切削之間的微小量潤滑MQL(M

2、inimum QuantityLubrication)切削技術的研究和應用受到普遍關注。
　　以涂層硬質(zhì)合金刀具車削奧氏體不銹鋼為例，采用試驗研究及觀察分析的方法，分析了切削用量參數(shù)、MQL參數(shù)及供液方位等對切削力和表面粗糙度的影響規(guī)律；研究了MQL條件下涂層硬質(zhì)合金刀具的磨損特性及磨損規(guī)律，獲得了刀具不同磨損區(qū)域的磨損形態(tài)。通過用掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜分析儀對刀具不同磨損區(qū)域觀察分析，揭示了MQL條件下涂層硬質(zhì)合金刀具的

3、磨損失效機理。
　　切削力試驗研究結(jié)果表明，①隨著進給量f的增大切削力增大，而隨著切削速度vc的提高切削力略有下降。②供液方位對切削力的影響較為顯著，其中前、后刀面同時供液時切削力最小，其次是單后刀面供液，而單前刀面供液切削力僅略低于干式切削。③空氣壓力p和切削液流量Q對切削力的影響存在飽和值，在本次試驗條件下(vc=110m/min，f=0.2mm/r，ap=1.5mm)，空氣壓力p和切削液流量Q的飽和值分別為約0.6MPa和3

4、3ml/h。④隨著刀具磨損的增大切削力增大，但始終小于干式切削。
　　表面粗糙度試驗研究結(jié)果表明，①進給量f對表面粗糙度具有顯著的影響，而切削速度vc的影響很小。②前、后刀面同時供液時表面粗糙度最小，其次是單后刀面供液，而單前刀面供液時表面粗糙度僅略低于干式切削。⑧隨著空氣壓力p和切削液流量Q的增大，表面粗糙度下降，但幅度很小。
　　綜合兩方面的試驗研究結(jié)果，從簡化MQL切削系統(tǒng)考慮，實際使用中采用單后刀面供液，空氣壓力p和

5、切削液流量Q分別取約0.6MPa和33ml/h即可獲得良好的工藝效果。
　　對刀具磨損區(qū)域的觀察、測量結(jié)果表明，與干式切削相比，MQL條件下刀具磨損明顯得以改善，后刀面磨損均勻，刀尖磨損和邊界溝槽磨損顯著減小，刀具壽命提高1.1倍以上。進一步用掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜分析儀對刀具磨損區(qū)域的觀察分析表明，涂層刀具前刀面出現(xiàn)了月牙洼磨損，尤其干切削條件下比較嚴重，這主要是由于粘結(jié)磨損造成的。涂層刀具的后刀面和刀尖處的涂層剝落嚴重