新型電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)【cad高清圖紙和說(shuō)明書(shū)全套】

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All rights reserved.關(guān)鍵詞: PVD涂層;端銑刀;高速銑削1. 論文簡(jiǎn)介這項(xiàng)研究工作通過(guò)調(diào)查一些用在商用的硬質(zhì)合金和金屬陶瓷端銑刀上的新型涂層進(jìn)行處理1-3.使用由物理氣相沉積技術(shù)組成并基于陰極電弧的裝置4.鋼和鋁合金被用作工件材料.一般來(lái)講,大家都知道當(dāng)金屬陶瓷基板的涂層效果沒(méi)有被完全評(píng)估時(shí)硬質(zhì)合金表面的PVD涂層可以提升切削刀具的耐磨性5-11.2. 試驗(yàn)2.1材料鋼塊AISI-SAE 1045(HB190)和過(guò)共晶鋁合金(包含:硅 1719%, 鐵 1.20%最大, 鎂 0.40.7%)用作被加工材料.商用硬質(zhì)合金端銑刀(ISO等級(jí)K10-20;體積組成:碳化鎢90%,Co10%;HV30=1600;抗彎強(qiáng)度3700N/mm2),金屬陶瓷(ISO等級(jí)P20;主要由TiCN, TiC, TaC, WC, NbC, Co, Ni組成; HV30=1600; 抗彎強(qiáng)度2300 N/mm2)用作切削刀具.硬質(zhì)合金(HM)和金屬陶瓷也被用作基板,外表涂上基于陰極電弧系統(tǒng)的PVD涂層4.一些單層按如下堆放: MoS2和TiN(兩種試驗(yàn)涂層基板) , TiCN, TiAlCN, TiAlNbN(僅HM); TiAlN(僅金屬陶瓷)和如下混合層TiN+TiCN(兩種試驗(yàn)涂層基板) .顯微鏡下的涂層如圖1.這些涂層的特性總結(jié)在下面表1中. 2.2銑削試驗(yàn)精加工是在CNC銑床上完成,切削速度平均在vc=100600 m/min;進(jìn)給速率fz=0.04 mm/每齒;軸向切削深度aa=0.5 mm;徑向切削深度ar=10 mm.設(shè)備條件總結(jié)在表2中:干切削以AISI-SAE 1045運(yùn)行,當(dāng)濕操作時(shí)需要5%的乳液配合切削鋁合金以免刀具被焊接到被加工工件上.該端銑刀刀具的幾何參數(shù)列在表3中.通過(guò)切削力與功率的實(shí)時(shí)檢測(cè)，刀具側(cè)面磨損極限VBB0.20 mm被用作評(píng)價(jià)涂層表現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)（ISO30021），VBB是通過(guò)一套離線光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。切削力通過(guò)安裝在機(jī)床上的三相陀螺儀進(jìn)行測(cè)量。主軸電機(jī)消耗的功率通過(guò)切削過(guò)程中的功率監(jiān)控器進(jìn)行測(cè)量。力和功率通過(guò)在線的帶有一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理板的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。3. 結(jié)果與討論Fig2.3是用鋁合金作為工件材料的的銑削試驗(yàn)結(jié)果。Fig4-7是用AISI-SAE 1045進(jìn)行試驗(yàn)的銑削結(jié)果。由銑削試驗(yàn)結(jié)果可知，用鋁合金作為工件材料，通過(guò)在重金屬基板上涂層實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其可獲得一個(gè)有限的提升，根據(jù)耐磨性與效率的觀點(diǎn)，按照金屬移除體積，未涂層刀具與涂層刀具有著相似的表現(xiàn)。如果將未涂層刀具作為基準(zhǔn)，那么刀具壽命百分比將在87-113%的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，涂有TiALNbN的刀具有著最好的表現(xiàn)：這是一種能抵抗高溫的新型涂層。這些涂層不能進(jìn)行干切削，因其不能產(chǎn)生工件材料與刀具的焊接屏障。至于鋼AISI-SAE 1045的銑削，其切削表現(xiàn)主要依靠底層件板材料。當(dāng)陶瓷材料為底層材料，未涂層刀具獲得最好的表現(xiàn)，所 有涂層材料在測(cè)試中均表現(xiàn)為減少，這種現(xiàn)象可能是由于刀具材料與工件材料之間的化學(xué)反應(yīng)。這些涂層并不能有效阻止普遍性磨損，這是一種最重要的磨損理論，由此可以將金屬干切削提高到更高的切削速度。（Vc=600/min）如果將未涂層刀具作為基準(zhǔn)，那么刀具壽命將減少63%（TiN+TiCN）-91%（TiAlN）你會(huì)發(fā)現(xiàn)TiN+TiCN是最低的氧化阻力而TiN+TiCN最高。另一方面，如果底層材料為重金屬，那么未涂層材料表現(xiàn)最差。事實(shí)上使用Vc=200m/min的切削速度，未涂層材料太低而不能與涂層材料相比。另外，即使未涂層材料使用Vc=100m/min的切削速度，其與在Vc=200m/min的涂層材料相比也有著很大差距。（fig6）如果將未涂層刀具作為基準(zhǔn)，下面重要的刀具壽命將會(huì)增長(zhǎng)：27%（TiALNbN）297%（TiN+TiCN）385%（TiCN）455%（TiAlN）和473%（TiN），從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，涂層與未涂層刀具有以下計(jì)算公式：,(1)其中，Cw是機(jī)械加工花費(fèi)（it/cm3）;Cm=1170, 機(jī)械刀具的使用花費(fèi)（it/min）；Ct刀具花費(fèi)（it）；Tw刀具壽命（以VBb=0.2mm）；Tt=3,磨損的刀具的變化時(shí)間（min），V是金屬的去除體積。與Eq（1）有關(guān)的數(shù)據(jù)總結(jié)在表4中以，當(dāng)?shù)毒咭越?jīng)濟(jì)方式涂層，刀具耗費(fèi)意大利市場(chǎng)價(jià)格為準(zhǔn)，當(dāng)?shù)毒咛貏e的以實(shí)驗(yàn)為用途進(jìn)行涂層，花費(fèi)以每種底層材料的涂層的相似類(lèi)型的經(jīng)濟(jì)花費(fèi)為基礎(chǔ)，下面的柱形表對(duì)機(jī)械花費(fèi)進(jìn)行了對(duì)比，并用Eq（1）進(jìn)行計(jì)算。Fig8表明從經(jīng)濟(jì)角度看，未涂層重金屬是最合適的即使其銑削鋁合金時(shí)以刀具壽命（fig2）和金屬移除體積（fig3）來(lái)看并不是表現(xiàn)最好的.涂層和未涂層刀具在價(jià)格方面的重要差異的影響因素（table4）。Fig9表明從經(jīng)濟(jì)和切削效率來(lái)看用陶瓷作為刀具基層材料的未涂層刀具來(lái)銑削AISI-SAE 1045是最合適的。另一方面，fig10與 6,7表明考慮機(jī)械花費(fèi)，以TiN為涂層的重金屬刀具是最合適的，同樣其在刀具壽命與金屬移除體積方面表現(xiàn)最好。至于切削力功率與切削力，F(xiàn)x與Fy在表11-13中表明吸收的plots，通過(guò)考慮在監(jiān)控時(shí)上下銑削的價(jià)值，一般來(lái)講，這些量隨著時(shí)間增長(zhǎng)與刀具磨損有關(guān)。Fig11表明機(jī)械加工鋁合金時(shí)，最好的涂層材料TiALNbN（table4）同樣允許切削力的降低，這意味著更好的機(jī)械加工性。4. 結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論與以上討論，可以得出以下結(jié)論：1. 重要刀具壽命的提升與機(jī)械加工花費(fèi)的減少可以使用涂層重金屬來(lái)銑削AISI-SAE 10452. 通過(guò)應(yīng)用于AISI-SAE 1045，當(dāng)用PVD涂層時(shí)陶瓷端銑削的磨損極限增加。3. 涂有重金屬的刀具不能加工鋁合金，并且不會(huì)減少機(jī)械加工花費(fèi)。4. 在一些情況下，以重金屬為基礎(chǔ)的PVD涂層刀具可以在濕切削鋁合金時(shí)提高磨損極限5. 這些涂層通過(guò)減少磨損和切削力可以提升AISI-SAE 1045的干機(jī)械加工性和鋁合金的濕機(jī)械加工性References1 K.N. Strafford, C. Subramanian, J. Mater. Process. Tech. 53 (1995)393.2 C. Subramanian, K.N. Strafford, Wear 165 (1993) 85.3 F.H. Lo ffler, Surface and Coatings Tech. 68-69 (1994) 729.4 H. Curtins, W. Blosch, Proceedings of the International Conferenceon Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF95, San Diego,USA, 24-28 April, 1995, Elsevier, Amsterdam, p. 632.5 R.F. Bunshah et al., Deposition Technologies for Films and Coatings,Noyes Publications, 1982.6 G.E. DErrico, E. Guglielmi, in: E. Kuljanic (Ed.), Advanced Manufacturing Systems and Technology, CISM Courses and Lectures No. 372, Springer, Wien, New York, 1996, p. 169.7 S. Bugliosi, R. Chiara, R. Calzavarini, G.E. DErrico, E. Guglielmi, in: L.A. Dobrzanski (Ed.), Proceedings of the International Conference of AMT95, Zakopane, Poland, 17-21 May 1995, p. 67.8 G.E. DErrico, S. Bugliosi, E. Guglielmi, in: M.S.J. Hashmi (Ed.), Proceedings of the International Conference of AMPT95, Dublin,Ireland, vol. III, 8-12 August 1995, p. 1278.9 G.E. DErrico, E. Guglielmi, in: P.K. Datta, J.S. Burnell-Gray (Eds.),Advances in Surface Engineering, vol. III, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 1997, p. 179.10 G.E. DErrico, R. Chiara, E. Guglielmi, Surf. Coatings Technol.86-87 (1996) 735.11 W. Konig, R. Fritsch, Surf. Coatings Technol. 68-69 (1994) 747.