硬质合金超声激光辅助切削脆性—延性转变特性研究

发布时间：2017-05-07 13:01

  本文关键词：硬质合金超声激光辅助切削脆性—延性转变特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硬质合金是一种具有高硬度、高耐磨性、耐高温等优良特性的金属复合材料,在航空航天、光学及电子等领域中的应用也越来越广泛,在现代工具材料、耐磨材料和耐腐蚀材料中也占有极其重要的地位。但由于其具有较高的硬度和强度,且机械加工性能差,因此硬质合金的延性域加工在超精密加工过程中是必不可少的。本论文,在普通切削加工临界切深的基础上,考虑到二维超声振动频率、振幅、切削时间等参数的影响,对二维超声激光辅助切削的临界切削深度的理论公式进行了探讨。理论研究发现:二维超声振动切削的断续切削可以改变刀具前角、剪切角等参数,减小切削时间,减小切削力,从而相对增加临界切削载荷以及临界切削深度;复合超声振动后的切削速度可以进一步改变超声振动切削过程中的切削时间以及剪切角,进而增大临界切削深度;激光加热在一定条件下可以提高切削温度,从而降低材料硬度,增大临界切削深度;通过数值计算,了解到临界切深会随着切削速度的增加而增大,还会随着Co含量的增加而增大,同时也会随着刀尖圆弧半径的较小而增大;二维超声激光辅助切削的临界切深大于普通切削的临界切深。基于SPHER360超精密车床和自行搭建的模拟切削过程的刻划试验平台,采用CBN刀具对YG10、YG15以及YG20材料的硬质合金模拟切削过程,进行切深渐变的仿切削刻划切削试验,通过白光干涉仪观测划痕特性,估测临界切削深度,研究在不同切削条件下的临界切削深度的变化,并与理论分析结果进行了对比。试验研究发现,相同切削条件下二维超声切削的临界切削深度大于普通切削的临界切削深度,临界切深会随着切削速度的增加,Co含量的增加而增大,与理论研究结果基本一致。在硬质合金材料去除特性理论和试验分析的基础上,进行了实际切削试验。试验发现YG10、YG15以及YG20硬质合金材料在普通加工过程中,随着切削速度的增加,材料的破碎率逐渐减小,加工表面的粗糙度值减小;在二维超声加工和二维超声激光辅助切削加工过程中,表面粗糙度值会随着速度的增加而减小,但在靠近临界切削速度时,又会有一定程度的增加。试验切削过程中发现YG10、YG15与YG20的硬质合金材料在低于临界切削深度时,可以以延性去除方式进行加工且获得表面粗糙度更小,精度更高。
【关键词】：硬质合金 椭圆振动 激光加热 临界切削深度 表面粗糙度
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG66;TG135.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题产生的背景及研究的目的和意义11-13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 超声振动切削加工的研究现状13-15
• 1.3.2 激光辅助加热切削的研究现状15-16
• 1.3.3 脆延转变机理的研究现状16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-19
• 2 二维超声激光加热辅助复合超精密切削脆延转变特性的理论研究19-35
• 2.1 二维超声振动的基本原理19-20
• 2.2 激光加热辅助切削技术的基本原理20-21
• 2.3 不同加工方式下材料去除脆延转变特性的理论研究21-29
• 2.3.1 普通切削过程的临界切削深度的理论研究21-24
• 2.3.2 二维超声激光辅助切削的临界切削深度的理论研究24-29
• 2.4 加工条件对临界切深的影响规律29-34
• 2.4.1 不同材料对临界切深的影响29-30
• 2.4.2 不同加工方式对临界切深的影响30-31
• 2.4.3 激光加热对临界切深的影响31-32
• 2.4.4 刀具圆弧半径对临界切削深度的影响32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 二维超声激光加热辅助复合超精密切削脆延转变特性的试验研究35-51
• 3.1 二维超声振动装置及试验平台的搭建35-39
• 3.1.1 二维超声振动装置35-36
• 3.1.2 激光辅助加热系统36-37
• 3.1.3 仿切削刻划试验平台的搭建37-39
• 3.2 刻划试验39-48
• 3.2.1 试验方案39-41
• 3.2.2 仿切削刻划试验过程41-42
• 3.2.3 临界切深的测量方法42-45
• 3.2.4 试验结果与分析45-48
• 3.3 本章小结48-51
• 4 二维超声激光加热辅助复合切削过程中表面质量的研究51-69
• 4.1 引言51
• 4.2 表面质量51-56
• 4.2.1 加工参数的制定51-54
• 4.2.2 实际切削试验54-56
• 4.3 结果与分析56-68
• 4.3.1 不同切削方式对表面质量的影响56-60
• 4.3.2 切削速度对表面粗糙度值的影响60-63
• 4.3.3 切削深度对表面质量的影响63-68
• 4.4 本章小结68-69
• 5 结论与展望69-73
• 5.1 本论文主要研究内容69
• 5.2 主要创新点69-70
• 5.3 主要结论70
• 5.4 展望70-73
• 参考文献73-77
• 作者简历77-79
• 学位论文数据集79

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