激光微造型刀具高速切削润滑的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要现有刀具加工难加工材料(如高温合金，钛合金等)时，刀．屑、刀．工底部摩擦剧烈，严重影响切削效率与刀具耐用度。微光微造型刀具的出现为刀具润滑与减摩技术提供了一个新的发展方向，具有广阔的发展前景。本文以微造型刀具为研究对象，通过二极管泵浦Nd：YAG激光器在刀具前刀面摩擦敏感区域加工出微型凹槽与凹腔复合型貌，这些微型结构可以有效地改善刀一屑与刀．工接触表面的摩擦特性，并具有抗粘结效果。本文主要内容有：(1)论述了微造型技术的发展现状与国内外微造型刀具的研究进展况状；(2)分析了刀具接触模型及摩擦学特性；(3)采用有限元分析技术，建立起刀具切削、几

2、何、材料模型，并对微造型刀具切削温度、切削力、刀具磨损等进行分析预测；(4)为获得高质量的微造型形貌，对高速钢(W18)材料进行激光微造型基础工艺实验，并获得最佳激光加工工艺参数，制造出微造型刀具；(5)车削加工铝合、金实验，采用正交实验法对切削因素进行方差分析，建立起线性回归方程，并将微造型刀具与普通刀具进行切削对比实验，获得前刀面的平均摩擦系数和平均温度；(6)分析了刀具粘结磨损机理，并总结了微造型刀具抗摩擦磨损机理。本文的研究结果表明：(1)以有限元分为手段，进行数值仿真计算，研究表明微造型刀具的最高切削温度、最大切削力、最大切削应力、磨损最严重区域均位于距离

3、刀尖不远处的主切削刃附近。(2)通过一系列正交切削铝合金实验，实验结果表明：①在高速激光微造型刀具高速切削的润滑研究切削加工中，影响最大的切削参数为切削深度，其次是进给量；②通过对刀具切削力的分析，微造型刀具的主切削力要比普通刀具的切削力小11．5％和10．3％，湿切削加工则效果更为明显。(3)通过能谱分析仪分析和电子扫描镜分析，研究发现微造型刀具的磨损较普通刀具的磨损程度要小，且刀具前刀面距离刀尖较近的区域，滞溜在微造型刀具前刀面铝元素的含量，要比普通刀具要小，表明微造型刀具能够有效减少切屑在刀具表面的滞溜，起到抑制积屑瘤产生的作用。(4)前刀面的平均摩擦系数随着

4、切削速度的增加而逐渐减少，但摩擦系数大小与有无造型和切削液无关。关键词：微光微造型技术，刀具，润滑，高速切削，抗粘结作用Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWhenexistingtoolcutsdifficultmaterialssuchashightemperaturealloys，titaniumandSOon，thestatefrictionoftoolandchip，toolandworkpieceisveryserious．Itcanaffectthecuttingefficiencyandtoollifebadly．Theappearanceofth

5、elasermicro—texturingtoolprovideswithanewresearchdirectioninreducingfrictionandlubrication．Inrecentyears，Scholarsbothathomeandabroadstarttodolotsofresearchonthisissue．Theprospectofthemicro—texturingtoolturnsabroadprospect．Themicro—texturingcuttingtoolistakenasaresearchobjectinthepaper．

6、Themicro--groovesandmicro·—cavitiesismadebythediodepumpedNd：YAGlaserinthefrictionsensitiveregionofthetoolrakeface，whichcanplaytheroleoffrictioncharacteristicsandanti．adhesive．Themaincontentofthispaperincludethefollowing．Firstly,thepaperdetailsthedevelopmentofthemicro—texturingandmicro-

7、texturingcuttingtoolhomeandabroad．Onemorething，thethreemechanismoftheanti—adhesiveisintroduced．Thirdly,withFEAasthemeans，thetemperature，cuttingforceandtoolwearofthecuttingtoolsisforecasted．Inordertoobtainbettermicro-shapemorphology,thisparttakesaprocessexperimentonhigh-speedsteel．The