陶瓷刀具表面微織構(gòu)的激光加工工藝基礎(chǔ)及刀具磨損機(jī)理研究.pdf

1、陶瓷刀具的快速磨損是制約淬硬鋼等難加工材料高速切削加工的關(guān)鍵問題，高性能的表面微織構(gòu)具有良好的減磨性能，該技術(shù)應(yīng)用于陶瓷刀具表面將會(huì)極大的提高陶瓷刀具的切削性能。因此，本文針對(duì)激光參數(shù)對(duì)陶瓷刀具表面微織構(gòu)制備的影響規(guī)律，以及表面微織構(gòu)不同參數(shù)對(duì)陶瓷刀具切削性能的影響規(guī)律這兩大核心問題開展了研究。主要內(nèi)容包括：
　?、挪捎肁NSYS對(duì)355nm紫外激光加工陶瓷刀具過程進(jìn)行仿真研究，分析了不同激光能量密度與掃描速度下，355nm紫外激

2、光對(duì)陶瓷刀具材料去除的影響規(guī)律，與實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果作對(duì)比，同時(shí)為實(shí)驗(yàn)研究提供合適的參數(shù)選擇范圍。
　?、撇捎脝我蛩貙?shí)驗(yàn)研究方法分析了不同激光參數(shù)對(duì)微織構(gòu)制備的影響規(guī)律，結(jié)果表明:355nm紫外激光加工陶瓷刀具表面微織構(gòu)的過程中，隨著激光能量密度的增加，微織構(gòu)的寬度逐漸增加，最終趨于25μm，微織構(gòu)的深度也線性增大;激光掃描速度影響到材料在單位時(shí)間內(nèi)接受到激光脈沖的個(gè)數(shù)，隨著激光掃描速度的增加，微織構(gòu)的寬度基本不變，微織構(gòu)的深度逐漸減

3、小;隨著激光掃描次數(shù)的增加，微織構(gòu)的寬度有所波動(dòng)，整體呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，微織構(gòu)的深度線性增大;激光重復(fù)頻率不僅影響光斑的重合度，還會(huì)改變單脈沖能量的大小，當(dāng)頻率在10kHz～30kHz之間時(shí)，隨著頻率的增加，微織構(gòu)的寬度逐漸減小，微織構(gòu)的深度逐漸增大;當(dāng)頻率在30kHz～40kHz之間時(shí)，隨著頻率的增加微織構(gòu)的寬度和深度都急速減小;當(dāng)頻率在40kHz～50kHz之間時(shí)，隨著頻率的增加微織構(gòu)的寬度和深度逐漸增加。最終選取了合理制備陶瓷刀

4、具表而微織構(gòu)的激光加工工藝參數(shù)。
　　⑶采用ABAQUS有限元仿真軟件對(duì)陶瓷刀具切削淬火鋼的過程進(jìn)行仿真研究，分析了微織構(gòu)的置入對(duì)刀具切削溫度和刀具應(yīng)力分布的影響規(guī)律。根據(jù)仿真結(jié)果，選取不同的微織構(gòu)形貌參數(shù)進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，并為刀具磨損機(jī)理的研究奠定理論基礎(chǔ)。
　?、炔捎脝我蛩貙?shí)驗(yàn)研究方法分析了不同激光參數(shù)對(duì)微織構(gòu)制備的影響規(guī)律，結(jié)果表明:不同形貌微織構(gòu)陶瓷刀具切削淬火鋼后，橫向微織構(gòu)陶瓷刀具前刀面的磨損區(qū)域最小、磨損中心到切削

5、刃的距離最遠(yuǎn)、磨損深度最小，并且橫向微織構(gòu)陶瓷刀具后刀面的磨損量最小;隨著微織構(gòu)深度的增加，刀具前刀面磨損區(qū)域逐漸增大、磨損中心到切削刃的距離越來越近、磨損深度逐漸增加，刀具后刀面的磨損量逐漸增大;隨著微織構(gòu)間距的增加，刀具前刀面磨損區(qū)域逐漸增大、磨損中心到切削刃的距離先增加后減小、磨損深度逐漸增加，刀具后刀面的磨損量逐漸增大;隨著微織構(gòu)寬度的增加，刀具前刀面磨損區(qū)域逐漸增大、磨損中心到切削刃的距離越來越近、磨損深度逐漸增加，刀具后刀面