高速切削刀具的扩散磨损检测研究 被引量：5

1

作者 王英姿 陶文宏 +1 位作者 杨中喜 李友生 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第1期116-118,共3页

针对目前高速切削加工刀具的扩散磨损检测比较难的问题,采用将车削加工钛合金(Ti-6Al-4V)的硬质合金刀具在最大磨损处切割,然后利用带能谱分析的扫描电子显微镜的特点,对刀具后刀面最大磨损处的截面进行观察和元素分析,从而检测了硬质... 针对目前高速切削加工刀具的扩散磨损检测比较难的问题,采用将车削加工钛合金(Ti-6Al-4V)的硬质合金刀具在最大磨损处切割,然后利用带能谱分析的扫描电子显微镜的特点,对刀具后刀面最大磨损处的截面进行观察和元素分析,从而检测了硬质合金刀具后刀面与钛合金粘结层之间的元素扩散。这种元素扩散的分析检测方法可以为高速切削加工刀具的扩散磨损研究提供帮助。 展开更多

关键词 扫描电镜 能谱分析 扩散磨损

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基于热力学的PCD刀具加工ZL109铝合金的扩散磨损 被引量：4

2

作者 邵芳 刘战强 +1 位作者 万熠 张宝国 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期315-321,共7页

PCD刀具高速切削时温度有时高达800～1 000℃,刀具材料元素的扩散有可能对PCD刀具的磨损产生重要影响.为此,从热力学角度研究了PCD刀具的扩散磨损规律,利用热力学理论求出了碳元素在铝中的活度,推导出了金刚石刀具中碳元素在工件材料铝... PCD刀具高速切削时温度有时高达800～1 000℃,刀具材料元素的扩散有可能对PCD刀具的磨损产生重要影响.为此,从热力学角度研究了PCD刀具的扩散磨损规律,利用热力学理论求出了碳元素在铝中的活度,推导出了金刚石刀具中碳元素在工件材料铝中的溶解度模型,在该热力学模型基础上用Matlab计算出不同温度下PCD刀具加工铝合金时刀具材料元素扩散溶入工件材料中的浓度值.结果表明,刀具材料元素在工件材料中的扩散以指数函数的形式发生,随着切削温度的升高略有降低,变化平稳.XPS测试还表明,金刚石刀具中的碳元素与工件材料中的硅元素发生化学反应生成了硬度很高的碳化硅,对刀具的磨损产生影响.研究结果可对刀具材料的研究和设计提供参考,并可实现对刀具磨损状态的预报. 展开更多

关键词 热力学 PCD刀具 铝合金 扩散磨损

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重型切削过程中硬质合金刀具扩散磨损行为研究 被引量：2

3

作者 严复钢 李艳国 +2 位作者 刘利 程耀楠 吕亚飞 《工具技术》 北大核心 2016年第3期11-15,共5页

通过对重型切削过程中、高温高压环境下刀具的扩散磨损及粘结破损现象进行分析,并结合有限元仿真的方法,揭示重型硬质合金刀具产生磨损的机理,明确扩散磨损对重型切削刀具使用寿命的作用机制。通过理论分析,对硬质合金刀具扩散磨损规律... 通过对重型切削过程中、高温高压环境下刀具的扩散磨损及粘结破损现象进行分析,并结合有限元仿真的方法,揭示重型硬质合金刀具产生磨损的机理,明确扩散磨损对重型切削刀具使用寿命的作用机制。通过理论分析,对硬质合金刀具扩散磨损规律进行定量描述。综合分析研究结果,在刀具技术和刀具材料选择方面提出了有效预防扩散磨损的技术措施,以期为大型筒节材料的高效加工和重型刀具的开发技术提供技术借鉴。 展开更多

关键词 重型车削 扩散磨损 粘结破损 刀具设计

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硬质合金刀具高速切削Ti6Al4V合金时扩散磨损的数值模拟 被引量：4

4

作者 李一民 韩满林 赵威 《工具技术》 北大核心 2008年第7期22-25,共4页

应用通用商业有限元软件Deform-2D,对航空用钛合金Ti6Al4V进行了不同冷却润滑条件下的正交切削有限元模拟。在参考已有刀具扩散磨损率模型的基础上,利用有限元模拟出的刀具/工件接触区的切削温度与相对滑动速度等基本变量,对高速切削钛... 应用通用商业有限元软件Deform-2D,对航空用钛合金Ti6Al4V进行了不同冷却润滑条件下的正交切削有限元模拟。在参考已有刀具扩散磨损率模型的基础上,利用有限元模拟出的刀具/工件接触区的切削温度与相对滑动速度等基本变量,对高速切削钛合金Ti6Al4V时的WC-Co类硬质合金刀具前刀面的扩散磨损率进行了预测,进而分析了切削介质的冷却与润滑作用对刀具扩散磨损率的影响。研究结果表明:切削介质的润滑作用对刀具前刀面的扩散磨损率具有较大影响,而切削介质的冷却作用则对刀具前刀面扩散磨损率无显著影响。 展开更多

关键词 高速切削 TI6AL4V钛合金 扩散磨损 数值模拟

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高效切削钛合金Ti-6Al-4V硬质合金刀具扩散磨损研究 被引量：2

5

作者 李慧玲 郝兆朋 +2 位作者 范依航 王东 姬芳芳 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第3期20-23,28,共5页

钛合金化学活性高,在切削过程中与硬质合金刀亲和性大,导致刀具易于发生扩散磨损。在使用硬质合金刀具切削钛合金Ti-6Al-4V试验及切削仿真分析基础上,采用SEM的EDAX研究刀具的扩散磨损,通过研究切削温度及刀-屑/工件接触区压力对扩散磨... 钛合金化学活性高,在切削过程中与硬质合金刀亲和性大,导致刀具易于发生扩散磨损。在使用硬质合金刀具切削钛合金Ti-6Al-4V试验及切削仿真分析基础上,采用SEM的EDAX研究刀具的扩散磨损,通过研究切削温度及刀-屑/工件接触区压力对扩散磨损的影响,并借助相图分析刀-工件之间的元素亲和力,进而研究扩散磨损的形成机理。结果表明:钛合金切削温度高,并且随着切削速度的增加,切削温度上升;在刀-屑以及刀-工件接触区,最高温度处于刀尖部位靠前刀面的位置。钛合金的加工回弹,造成刀-工件接触面摩擦加剧,使得整个接触区域的最高压力位置位于刀尖附近靠近后刀面的位置。在接触区的高温高压下,硬质合金刀具前、后刀面均发生元素扩散,且前刀面扩散现象比后刀面较为严重;随着切削速度的增加,加剧了扩散现象的发生。 展开更多

关键词 钛合金 硬质合金刀具 扩散磨损 切削温度 接触压力 相图

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高速车削钛合金刀具宏-介观扩散磨损特性 被引量：1

6

作者 郑敏利 郭静兰 +2 位作者 孙守政 杨树财 王志伟 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第3期304-311,共8页

为了研究不同合金成分对刀具磨损的影响机理,利用宏-介观跨尺度关联法及分子动力学理论,采用YG8、YT15及YW2刀具高速车削钛合金,探明刀具宏观热力学特性及磨损特征,分析了三种材料在切削过程中原子群乱序程度,揭示了不同刀具材料原子群... 为了研究不同合金成分对刀具磨损的影响机理,利用宏-介观跨尺度关联法及分子动力学理论,采用YG8、YT15及YW2刀具高速车削钛合金,探明刀具宏观热力学特性及磨损特征,分析了三种材料在切削过程中原子群乱序程度,揭示了不同刀具材料原子群扩散特征.结果表明:YW2前刀面温度最高,原子群乱序运动类型已达到晶面解理,向内扩散程度高,扩散磨损严重;YG8和YT15原子群密度和能量稳定,原子群乱序运动类型为微裂纹扩展,向外扩散程度低,扩散磨损较小.三种材料刀具在高速车削过程中扩散磨损程度由高到低依次为YW2>YT15>YG8. 展开更多

关键词 硬质合金刀具 高速车削钛合金 宏-介观跨尺度 原子群乱序行为 原子群扩散 扩散磨损

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PCBN刀具切削镍基合金时的氧化与扩散磨损分析 被引量：12

7

作者 胡小龙 邵芳 王仁伟 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第1期99-102,共4页

通过切削试验研究PCBN刀具切削镍基合金的磨损机理,结合物质吉布斯自由能函数法分析了刀具前、后刀面氧化磨损的反应发生机理的差异性,得出发生氧化磨损的主要氧化反应方程式;并运用热力学溶解理论模型计算氮化硼在镍基合金不同元素中... 通过切削试验研究PCBN刀具切削镍基合金的磨损机理,结合物质吉布斯自由能函数法分析了刀具前、后刀面氧化磨损的反应发生机理的差异性,得出发生氧化磨损的主要氧化反应方程式;并运用热力学溶解理论模型计算氮化硼在镍基合金不同元素中的溶解度,得出前、后刀面扩散磨损过程发生机理的差异性。结果表明:刀具的前、后刀面都发生严重的氧化磨损和扩散磨损,元素的扩散溶解加剧了扩散磨损的发生。 展开更多

关键词 PCBN刀具 镍基合金 热力学 氧化磨损 扩散磨损

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表面微织构对WC-8Co在往复摩擦磨损中粘结-扩散磨损特性的影响 被引量：13

8

作者 林国志 梁良 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期657-668,共12页

采用激光表面纹理化在WC-8Co上制备了微沟槽织构,通过往复式摩擦磨损试验对其与Ti6Al4V接触的耐磨性进行分析,并以无表面微沟槽织构的WC-8Co为对比样品,研究了表面微织构对WC-8Co粘结-扩散磨损特性的影响,揭示了摩擦过程中表面微织构的... 采用激光表面纹理化在WC-8Co上制备了微沟槽织构,通过往复式摩擦磨损试验对其与Ti6Al4V接触的耐磨性进行分析,并以无表面微沟槽织构的WC-8Co为对比样品,研究了表面微织构对WC-8Co粘结-扩散磨损特性的影响,揭示了摩擦过程中表面微织构的磨损机理.结果表明:WC-8Co上的微沟槽对摩擦接触面具有抗粘结作用,在高接触载荷下,这种效应更为明显.织构表面的抗粘结机制是由微沟槽包裹的碎屑产生的.此外,与无表面微织构的WC-8Co不同,表面织构化的WC-8Co的磨损最初来源于微沟槽边缘的断裂,随后扩展到摩擦表面.这种磨损特性归因于微沟槽边缘的高热载荷和机械应力集中,以及激光加工过程中WC晶粒长大与摩擦过程中粘结剂Co扩散的协同效应. 展开更多

关键词 激光表面微织构 粘结-扩散磨损 微沟槽 WC-8Co 往复式摩擦磨损试验

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切削GH4169陶瓷刀具的黏结与扩散磨损研究

9

作者 范依航 贾晓羽 郝兆朋 《表面技术》 2025年第17期80-90,182,共12页

目的 研究氮化硅刀具切削GH4169的黏结扩散磨损机理,以及黏结扩散过程对刀具的摩擦因数、硬度、冲击韧性的影响,为氮化硅刀具的应用提供参考。方法 基于Lammps软件建立氮化硅刀具与镍基高温合金的切削模型,模拟切削过程,分析黏结和扩散... 目的 研究氮化硅刀具切削GH4169的黏结扩散磨损机理,以及黏结扩散过程对刀具的摩擦因数、硬度、冲击韧性的影响,为氮化硅刀具的应用提供参考。方法 基于Lammps软件建立氮化硅刀具与镍基高温合金的切削模型,模拟切削过程,分析黏结和扩散情况。通过计算晶界和晶格处的空位形成能、空位迁移能及扩散激活能,得出扩散系数,在此基础上拟合生长因子,确定控制黏结物生长速率的因素。根据刀具径向分布函数判断刀具是否因黏结磨损而产生新化合物,进而研究其对刀具性能的影响。结果 Ni、Fe、Cr等3种原子晶界处的扩散激活能分别为5.29、2.15、0.7 eV,晶格处的扩散激活能分别为5.58、3.42、1.14 eV,且扩散难易程度由大到小依次为Ni、Fe、Cr,扩散系数由大到小依次为Cr、Fe、Ni。在1 200 K下,Cr、Ni、Fe原子的生长因子分别为0.3、0.2、0.28。在刀具径向分布函数中,键长r=0.173 nm处的峰值逐渐降低,同时,键长r=0.235 8 nm和键长r=0.247 5 nm处的峰值增大。新生成的镍硅化合物可承受的压应力为6.541 GPa,Si3N4可承受的压应力为18~21 GPa。在扩散前后,2个模型的冲击韧性分别为169.1、187.8 eV/nm。结论 Ni、Fe、Cr原子易在晶界处发生扩散。在黏结物的生长过程中,Ni、Fe的生长速率由反应速率控制,而Cr的生长速率主要由扩散速率控制,且在黏结过程中生成了新的镍硅化合物和硅铁化合物。黏结、扩散磨损导致刀具的摩擦因数增大,刀具的硬度降低,但冲击韧性提高了约11.6%。 展开更多

关键词 镍基高温合金 氮化硅刀具 分子动力学 黏结磨损 扩散磨损

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基于热力学的LT55陶瓷刀具加工45钢扩散与氧化磨损 被引量：2

10

作者 邵芳 刘战强 +2 位作者 万熠 张宝国 高占雨 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期74-78,共5页

从热力学的角度研究LT55陶瓷刀具扩散磨损和氧化磨损的规律,先利用热力学理论计算Al2O3和TiC陶瓷相在不同温度下融入铁中的溶解度,再用吉布斯自由能判据分析高温下扩散反应发生的规律。用吉布斯自由能函数法,计算出LT55陶瓷刀具加工钢... 从热力学的角度研究LT55陶瓷刀具扩散磨损和氧化磨损的规律,先利用热力学理论计算Al2O3和TiC陶瓷相在不同温度下融入铁中的溶解度,再用吉布斯自由能判据分析高温下扩散反应发生的规律。用吉布斯自由能函数法,计算出LT55陶瓷刀具加工钢铁类材料时不同温度下5个可能的氧化反应的标准吉布斯自由能,并对反应发生的可能性进行排序,分析各个反应的特点,理论计算表明,生成TiO2、Ti2O3和Ti3O5的反应可能性非常大,生成FeO.Al2O3的可能性非常小。理论计算与试验结果有较好的一致性,研究结果对刀具材料的研究和设计提供有价值的参考。 展开更多

关键词 热力学 LT55陶瓷刀具 扩散磨损 氧化磨损

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高速车削钛合金的硬质合金刀具磨损机理研究 被引量：45

11

作者 李友生 邓建新 +1 位作者 张辉 李剑锋 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期443-447,共5页

使用硬质合金刀具材料进行钛合金(Ti-6Al-4V)的高速干车削试验.采用电子扫描显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析磨损表面的元素分布,并对刀具的主要磨损机理进行了分析.研究结果表明,使用硬质合金刀具材料高速干车削T... 使用硬质合金刀具材料进行钛合金(Ti-6Al-4V)的高速干车削试验.采用电子扫描显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析磨损表面的元素分布,并对刀具的主要磨损机理进行了分析.研究结果表明,使用硬质合金刀具材料高速干车削Ti-6Al-4V时,刀具的磨损机理主要为粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损.硬质合金刀具的氧化磨损主要发生在刀具前刀具和后刀面的磨损边缘区.由于车削过程中刀具前刀面的切削温度比后刀面的切削温度高,导致刀具前刀面的氧化磨损、粘结磨损和扩散磨损较后刀面严重. 展开更多

关键词 钛合金 高速切削加工 粘结磨损 氧化磨损 扩散磨损

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正交车铣高强度钢刀具磨损的研究 被引量：7

12

作者 金成哲 贾春德 庞思勤 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期397-400,共4页

针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥... 针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥落磨损,后刀面的磨损以及副后刀面的磨损。车铣刀具的磨损机理与切削速度和刀具材料、工件材料相关,在较低的切削速度下以疲劳—剥落磨损、粘结磨损为主,在此基础上伴随有磨料磨损和扩散磨损等;而在较高的切削速度下以扩散磨损为主,并伴随有疲劳—剥落磨损、粘结磨损和磨料磨损等。切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损机理等影响最大。 展开更多

关键词 机械制造工艺与设备 正交车铣 刀具磨损机理 疲劳剥落磨损 粘结磨损 扩散磨损

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刀具材料与工件材料的元素扩散检测研究

13

作者 王英姿 陶文宏 +1 位作者 杨中喜 李友生 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第4期54-56,共3页

高速切削加工已经成为切削加工的主流,但在高速切削加工时,刀具的扩散磨损加剧。由于在实际加工中很难对刀具的扩散磨损进行深入研究,文章采用刀具材料与工件的静态扩散实验装置,利用带能谱分析的扫描电子显微镜,对刀具材料(YG6)和钛合... 高速切削加工已经成为切削加工的主流,但在高速切削加工时,刀具的扩散磨损加剧。由于在实际加工中很难对刀具的扩散磨损进行深入研究,文章采用刀具材料与工件的静态扩散实验装置,利用带能谱分析的扫描电子显微镜,对刀具材料(YG6)和钛合金工件(Ti-6Al-4V)的静态扩散试样进行了分析。分析表明,YG6和Ti-6Al-4V之间确实可以发生元素的相互扩散。分析的结果可以对切削加工过程中刀具的扩散磨损研究提供帮助。 展开更多

关键词 扫描电镜 能谱分析 扩散磨损 元素扩散

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基于热力学的聚晶立方氮化硼刀具切削镍基合金的磨损机理 被引量：5

14

作者 胡小龙 邵芳 王仁伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第3期123-126,共4页

文章通过切削实验研究了聚晶立方氮化硼刀具切削镍基合金的磨损机理。运用热力学基本理论推导了物质吉布斯自由能函数法,并应用到刀具前刀面氧化磨损的分析中。计算了刀具表面极易发生的化学反应的吉布斯自由能,并分析得出了发生氧化磨... 文章通过切削实验研究了聚晶立方氮化硼刀具切削镍基合金的磨损机理。运用热力学基本理论推导了物质吉布斯自由能函数法,并应用到刀具前刀面氧化磨损的分析中。计算了刀具表面极易发生的化学反应的吉布斯自由能,并分析得出了发生氧化磨损的主要氧化反应方程式。运用扩散第一定律分析了刀具发生扩散磨损的机理,得出了刀具前、后刀面扩散磨损过程发生机理的差异性。运用SEM扫描电镜对刀具表面进行了化学磨损分析。结果表明,刀具前、后刀面都发生了严重的氧化、扩散以及化学磨损,刀具表面发生了严重的放氮反应。研究内容可为加工镍基合金提高刀具寿命提供参考。 展开更多

关键词 聚晶立方氮化硼 镍基合金 氧化磨损 扩散磨损 化学磨损

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高速切削钛合金的涂层硬质合金刀具粘结磨损 被引量：2

15

作者 胡小龙 邵芳 +1 位作者 高占雨 姚淑霞 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第8期122-125,共4页

针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题,为了优化刀具涂层材料,降低刀具磨损率,基于热力学理论,计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值,分析了涂层材料的耐磨性,研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律。通过涂层硬质合金刀具切削... 针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题,为了优化刀具涂层材料,降低刀具磨损率,基于热力学理论,计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值,分析了涂层材料的耐磨性,研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律。通过涂层硬质合金刀具切削加工钛合金的实验,使用EDS分析仪和白光干涉仪分别对涂层硬质合金刀具切削加工后的元素能谱和表面形貌进行了分析。结果表明:采用热力学理论分析方法可以获得较好的粘结磨损预测精度,高速切削时刀具磨损区域发生了粘结磨损,磨损原因与元素扩散密切相关;粘结磨损主要发生在中速切削时;随着切削速度的提升,粘结磨损率先增加后降低。所得结论将为优化切削参数、提高刀具寿命提供有益的参考。 展开更多

关键词 涂层硬质合金刀具 钛合金 扩散磨损 粘结磨损

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基于热力学的WC基硬质合金刀具加工各种常见工件材料的匹配研究

16

作者 邵芳 刘战强 万熠 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第3期94-96,共3页

高速切削钢件的时候,切削温度高达800～1000℃,扩散磨损成为硬质合金刀具的一个主要磨损原因。从热力学的角度研究硬质合金刀具扩散磨损规律,计算刀具材料在不同温度下分解溶入各种常见工件材料中的浓度值,研究结果可对刀具材料的研究... 高速切削钢件的时候,切削温度高达800～1000℃,扩散磨损成为硬质合金刀具的一个主要磨损原因。从热力学的角度研究硬质合金刀具扩散磨损规律,计算刀具材料在不同温度下分解溶入各种常见工件材料中的浓度值,研究结果可对刀具材料的研究和设计提供参考。 展开更多

关键词 热力学 硬质合金刀具 扩散磨损

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用于难加工材料高效切削异面涂层刀具的研制

17

作者 余凌国 蒲春雷 +6 位作者 吴胜斌 刘浏 李孝成 熊刘华 王洋 杨树宝 朱国辉 《工具技术》 北大核心 2016年第3期45-47,共3页

针对切削难加工材料时刀具前后刀面磨损机理不同、刀具寿命较短的问题,提出了在刀具前后刀面分别制备不同性能涂层的新方法,并对制备的异面涂层刀具进行了切削性能试验。首先对切削难加工材料时刀具磨损机理进行了研究,结果表明,刀具前... 针对切削难加工材料时刀具前后刀面磨损机理不同、刀具寿命较短的问题,提出了在刀具前后刀面分别制备不同性能涂层的新方法,并对制备的异面涂层刀具进行了切削性能试验。首先对切削难加工材料时刀具磨损机理进行了研究,结果表明,刀具前刀面易于发生粘结磨损,后刀面易于发生磨粒磨损;然后,通过多弧离子镀方法,在前刀面制备了抗粘结能力强的Al Cr N多元涂层,在后刀面上制备了抗磨粒磨损能力强的Ti CN涂层。最后,对制备好的刀具进行了切削性能测试,结果表明,异面涂层能显著提高刀具的综合力学性能。 展开更多

关键词 异面涂层刀具 难加工材料 高效切削 粘结磨损 扩散磨损

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