H13鋼硬態(tài)銑削表面完整性研究.pdf

1、近年來,隨著超硬刀具材料和高性能機(jī)床的出現(xiàn),高速加工技術(shù)在很多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。作為高速加工的一個分支,硬態(tài)銑削技術(shù)引起了模具制造業(yè)的極大興趣,即對處于淬硬狀態(tài)的模具鋼進(jìn)行高速銑削。與傳統(tǒng)的模具制造工藝相比,模具鋼硬態(tài)銑削具有很多優(yōu)點:降低加工成本、縮短交貨周期、改善表面完整性、減少熱處理變形、提高金屬去除率等。
　　 AISI H13鋼具有很好的紅硬性和韌性,廣泛用于制作壓鑄模、擠出模、熱鍛模和擠出心軸等。模具在極端服役條件

2、下(高溫、高壓、熱沖擊等),要求其加工表面具有良好的幾何完整性(表面粗糙度、形狀精度、尺寸精度)和物理完整性(微觀結(jié)構(gòu)、硬度、殘余應(yīng)力等)。然而,人們對硬態(tài)銑削過程中因熱、力、塑性變形而導(dǎo)致的殘余應(yīng)力、微裂紋、顯微硬度和相變等還缺乏足夠的了解及相應(yīng)的控制措施,導(dǎo)致模具熱疲勞壽命降低,使得硬態(tài)銑削技術(shù)的推廣應(yīng)用面臨著很大的障礙。只有了解表面形成機(jī)理并獲得滿意的表面完整性,硬態(tài)銑削技術(shù)才會發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,并在模具制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用

3、。
　　 本課題圍繞AISI H13模具鋼硬態(tài)銑削工藝,對表面粗糙度、殘余應(yīng)力、顯微硬度、相變等問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。①研究了銑削表面形貌和切削參數(shù)對表面粗糙度的影響規(guī)律,并分別設(shè)計了正交實驗和恒定金屬去除率實驗對表面粗糙度進(jìn)行切削參數(shù)優(yōu)化,獲得了基于理想表面粗糙度要求的最佳切削參數(shù)組合。進(jìn)給量和徑向切削深度的不同導(dǎo)致銑削表面呈現(xiàn)出明顯的各向異性,使用面粗糙度來表征表面形貌更為合理;在金屬去除率保持恒定的條件下,高轉(zhuǎn)速-小切深和高

4、進(jìn)給-小切寬的切削參數(shù)組合可以獲得最小的表面粗糙度。②研究了切削參數(shù)對表面層微觀結(jié)構(gòu)、顯微維氏硬度和殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,探索了表面殘余應(yīng)力在垂直于進(jìn)給方向的分布規(guī)律。在本文實驗條件下,多組切削參數(shù)出現(xiàn)了厚度極薄的白層(小于3μm);表面顯微維氏硬度測量結(jié)果表明:銑削表面具有明顯的加工硬化現(xiàn)象;垂直于進(jìn)給方向表面殘余應(yīng)力比平行于進(jìn)給方向表面殘余應(yīng)力更趨向于壓應(yīng)力狀態(tài),且表面殘余應(yīng)力以壓應(yīng)力為主;顯微維氏硬度和殘余應(yīng)力沿層深的分布規(guī)律極其一