《微量潤滑和表面織構雙重效用的刀具減磨機理研究》是依託南京航空航天大學，由李亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微量潤滑和表面織構雙重效用的刀具減磨機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李亮
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高速切削已成為機械製造業的主流發展方向，然而刀具技術仍是限制難加工材料切削速度進一步提高的關鍵技術瓶頸，過快的刀具磨損嚴重製約了難加工材料切削效率的提高。本項目從刀/工接觸區減摩降溫的角度出發，提出在刀具工作表面設計製作可控表面織構，並結合微量潤滑技術，探索高速切削刀/工極端接觸條件下的抗摩擦磨損性能，為提高難加工材料切削速度提供一條新途徑。項目擬針對難加工材料高速切削時的刀具摩擦磨損這一難題，通過理論分析和試驗等手段深入研究冷卻潤滑介質對刀具的減摩抗粘結作用機理；通過計算機數值模擬，設計合理的刀具表面減磨織構，並利用雷射加工或電化學加工技術進行加工；利用表面織構刀具結合微量潤滑進行高速切削試驗，研究刀具的切削性能；並通過切削物理仿真試驗對表面織構減磨作用進行驗證。這對促進高速切削刀具技術的發展，以及仿生學套用等均具有重要理論意義和實用價值。
結題摘要
針對切削摩擦磨損問題，對表面微織構刀具在切削加工中的套用進行了系統研究。主要研究成果如下： （1）通過對傳統常規表面刀具在冷卻潤滑條件下的切削試驗，研究了乾切削、低溫冷風、MQL、低溫MQL以及靜電環境對鈦合金高速切削摩擦狀況以及刀具磨損的影響，並結合切削物理仿真試驗，分析了冷卻潤滑介質在刀工副摩擦過程中的作用機理。 （2）研究刀具表面微織構的設計與製造，利用有限元技術分析表面微坑/微溝槽織構參數對刀具應力、變形的影響，以指導刀具表面微坑或微溝槽的設計。在此基礎上，利用雷射加工與電解加工技術對刀具表面微織構進行加工，對比分析兩種加工技術的優缺點，為刀具表面微織構的加工提供依據。 （3）進行硬質合金/鈦合金摩擦副的摩擦磨損試驗，通過與傳統光滑表面試樣的對比，研究了表面微織構的減摩性能，試驗結果表明，微織構可以有效地降低摩擦副的摩擦因數，相對於微坑深度，微坑直徑對摩擦因數影響程度較大，而微溝槽的減摩效果優於微坑。 （4）正交切削試驗結果表明，微坑與微溝槽類型的表面微織構均可以有效地降低硬質合金切削鈦合金時的切削力與切削溫度，有限元仿真結果表明微溝槽的置入可以延長刀屑接觸長度，增大切削力的同時擴大了刀具表面熱傳導面積，降低了切削變形程度，從而降低切削溫度。通過對不同織構類型表面織構刀具切削鈦合金時形成的切屑形貌的研究，分析了刀具表面微溝槽對切屑變形的影響。 （5）通過車削試驗，分析了乾切削、MQL以及低溫MQL條件下表面微織構硬質合金刀具在高速切削鈦合金時的主要磨損形式和刀具耐用度。結果表明表面微織構刀具的刀具壽命明顯高於傳統光滑無織構刀具，在乾切削、MQL和低溫MQL條件下，微溝槽織構刀具分別降低刀具後刀面平均磨損5.0%、7.7%、12.3%。通過對表面微溝槽織構刀具的減摩抗粘結機理以及磨損破損機理的分析，表面微溝槽織構的置入可以降低刀具的粘結磨損。微溝槽的強度對溝槽破損有重要影響，在粘結撕裂和切屑衝擊的作用下溝槽間的硬質合金會發生破損。
