干式硬態(tài)切削主剪切區(qū)材料失穩(wěn)斷裂模式研究.pdf

1、金屬切削過(guò)程中，切屑的形成是由于在主剪切區(qū)（即第一變形區(qū)）的剪切失穩(wěn)斷裂造成的。根據(jù)材料的不同以及切削條件的變化，在刀-屑界面交匯區(qū)通常產(chǎn)生四種類型的切屑，即帶狀形切屑、鋸齒形切屑、單元切屑和崩碎切屑。而在干式硬態(tài)切削過(guò)程中，周期性鋸齒形切屑是切削高硬材料加工中最為常見(jiàn)的屑型，其形成過(guò)程帶來(lái)切削力的高頻變化，直接影響工件的表面質(zhì)量與刀具壽命。因此主剪切區(qū)材料失穩(wěn)斷裂模式的研究一直是切削加工領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　失穩(wěn)斷裂模式研究長(zhǎng)期以來(lái)

2、都是通過(guò)探究切屑微觀演變過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。干式硬態(tài)切削加工過(guò)程中，只有對(duì)產(chǎn)生鋸齒形切屑做深入地研究，探明其形成機(jī)理，進(jìn)而揭示主剪切區(qū)剪切失穩(wěn)的深層次原因，同時(shí)分析切削力、切削熱以及切削參數(shù)等不同因素對(duì)鋸齒形切屑形成的內(nèi)在聯(lián)系，才能找到失穩(wěn)斷裂的臨界條件，為失穩(wěn)斷裂模式研究以及實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中合理地選擇切削參數(shù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。
　　本論文針對(duì)干式硬態(tài)切削不同淬硬狀態(tài)下冷作模具鋼Cr12MoV剪切失穩(wěn)形成鋸齒形切屑這一切削問(wèn)題，采用

3、數(shù)控機(jī)床、三向測(cè)力儀、紅外線熱成像儀、掃描電鏡、顯微硬度儀等設(shè)備采集與處理與鋸齒形切屑有關(guān)的數(shù)據(jù)，研究不同切削參數(shù)對(duì)切屑微觀形貌的影響，從而得到切削模型，并加以驗(yàn)證。本論文主要工作內(nèi)容和研究成果如下：
　?。?）通過(guò)有限元模擬分析方法建立了 PCBN刀具直角切削冷作模具鋼Cr12MoV的切削模型，對(duì)加工過(guò)程中的力-熱效應(yīng)進(jìn)行分析，并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的正確性。
　?。?）采用單因素法，對(duì)切削試驗(yàn)獲得的切屑樣件在掃描電

4、鏡（SEM）、X射線能譜儀（EDS）以及顯微硬度儀下進(jìn)行觀察、測(cè)量、分析，揭示鋸齒形切屑的微觀組織演變過(guò)程和切屑形成機(jī)理。
　?。?）運(yùn)用試驗(yàn)得到的切削力與切削熱的數(shù)據(jù)開展切屑微觀形貌變化趨勢(shì)的分析，結(jié)合文獻(xiàn)上現(xiàn)有的理論成果，對(duì)切削過(guò)程中切屑剪切變形以及變形速率、切削熱的進(jìn)行預(yù)測(cè)、剪切失穩(wěn)的臨界條件以及材料斷裂模式的研究，總結(jié)出了切削熱方程和切削方程
　　通過(guò)對(duì)切削過(guò)程中材料失穩(wěn)斷裂模式的研究，可以看出：高硬材料切屑的鋸齒化