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可加工陶瓷切削时刀具磨损分析

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时间:2020-06-12

在氟金云母可加工陶瓷陶瓷车削加工中 ,硬质合金刀具磨损的主要形式有磨料磨损、粘结磨损。 2. 3. 1 磨料磨损 车削加工氟金云母可加工陶瓷时 ,硬质合金刀具后刀面和刀尖处都显示出犁耕状痕迹 ,属于典型的磨料磨损。在高速切削时的磨损形貌 ,其磨料磨损的划痕更加显著。

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当 切 削 用 量 为 n = 200 r/ min , vf = 2mm/ min , ap = 015mm 时 ,碎屑崩 溅 ,在 160 倍光学显微镜下可明显观察到刀尖损坏 ,如 图 3a 所 示。 金云母材料硬度较高 ( HRC7715) , 与 YW 型硬质合金刀具的硬度 ( HRC78) [ 7 ]相当 ,加工过程中 ,在两者摩擦面间 , 被加工材料对刀具形成了反切削作用 ,因而刀具 磨损表面形成了沟纹。刀具的主切削刃主要参与 切削作用 ,主后刀面承受大部分切削阻力 ,摩擦作用较为突出 ,所以 ,刀具磨损主要产生在主后刀面。图 3b 为陶瓷刀具磨料磨损的SEM 照片。 尽管 Si3 N4 材料的硬度高于氟金云母陶瓷的硬 度 ,但仍然可见其表面划痕 ,即产生了磨料磨损。 以上试验结果表明 , 在加工氟金云母陶瓷 时 , 磨料磨损是一种普遍存在的现象。其主要原因是氟金云母陶瓷材料的硬度较高 , 材料中分布的高硬度晶粒的反切削作用对刀具产生了破坏 作用。可加工陶瓷,可加工陶瓷加工,可加工陶瓷加工厂家-鑫腾辉数控

2. 3. 2 粘结磨损切削过程中 ,由于较大的切削力和强烈的摩擦 ,致使局部过热 ,常常发生粘结磨损[6 ,8 ] 。能谱 分析结果表明 ,在硬质合金刀具表面粘附的颗粒 中 ,Si、Al、F 的质量分数分别达到了 19185 %、 15111 %、1121 % ,陶瓷刀具表面粘附的颗粒中 , Si、Al、F 的质量分数分别达到了 0165 %、3105 %、 0189 %。由此证明了刀具表面的残留物质系由切削材料粘附形成 ,即刀具表面的磨损为粘结磨损。 端面车削氟金云母陶瓷时 ,由于刀具与工件 之间的相对位置不断发生变化 ,刀具对工件所施 加的力矩不恒定 ,因此 ,机床系统反作用给刀具的 力是交变的。另外 ,由于无冷却切削下的干摩擦 作用 ,致使工件表面产生了大量的切削热 ,又因氟 金云母陶瓷材料的热导率(λ= 211W/ (m ·K) ) 较 低 ,仅相当于 45 钢 (λ= 52134W/ ( m ·K) ) 的 1/ 25 ,因此产生的热量得不到及时的散发 ,导致了 刀具局部快速升温 ,在靠近主切削刃的高温区域 粘附了一些块状、颗粒状的陶瓷材料 ,加剧了刀具 的磨损。当温度达到 800 ℃时 ,氟金云母陶瓷中的玻璃相开始软化[9 ] ,因此一些小的陶瓷材料粘 附在刀具表面 ,同时一些陶瓷颗粒也粘附在主后刀面的磨损带附近。加工后的刀具经过超声波 20min的清洗 ,这些物质仍然粘附其中 ,说明结合比较牢固。


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