PVD涂层刀具高速铣削天然砂岩的切削特性研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文PVD涂层刀具高速铣削天然砂岩的切削特性研究作者姓名：张啸飞入学年份：2013年9月指导教师：陆峰教授学科领域：机械工程(专业学位)申请学位：工程硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：赵进答辩委员会组成：赵进张珂万晔陈士忠安东论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要天然砂岩凭借其无污染、无辐射、无反光、不风化、不变色、吸热、保温、防滑等优点，从几百年前的古建筑装饰到现代的建筑石材领域，一直绽

2、放着它特有的光芒。在当今建材种类丰富的大环境下，天然石材的应用正逐步走入人们的视野。然而砂岩由于其特殊的结构特性，尚不能很好的应用高速切削技术进行加工。故如何将高速切削技术更好的应用在砂岩的加工上已经成为亟待解决的问题。本文借助高速加工中心及PVD金刚石涂层刀具对天然砂岩进行高速铣削试验，通过获得的试验数据深入分析研究在高速切削时，切削参数及切削条件对于切削力、表面粗糙度、表面形貌和刀具磨损面积的影响规律，为日后高速切削技术能够更好的应用于天然砂岩的加工奠定了一定的理论和实践基础。切削力正交试验结果表明：切削力随着进给量f的增大呈现较为平

3、稳的上升趋势，在进给力F上的影响趋势较为突出，而在背向力F、切削力F上造成的影响则较为均衡；xyz切削力随着切削深度a的增大呈现较为明显的上升趋势，对F造成的影响效果最为明显；pz切削力随着切削速度v的增大而呈现逐渐减小的趋势，对进给力F、背向力F两个方向上xy的影响效果要显著于切削力F。z通过粗糙度检测仪测量加工后的表面粗糙度，结果表明砂岩表面粗糙度Ra随着切削速度v的增大而显著减小，这表明了切削速度v对于改善砂岩表面质量起着至关重要的作用；随着进给量f的增大呈整体平稳上升趋势；随着切削深度a的增大而显著提高，这说p明切削深度a是造成表

4、面质量恶化的关键因素。p借助扫描电子显微镜观测不同切削条件下的已加工砂岩表面，与干式铣削相比，湿式铣削可以获得表面相对完整性更好的表面形貌，并且湿式铣削在加工的过程中产生表面缺陷的机率也更小；此外，通过对比发现，湿式铣削时产生的切屑相对于干式的更为细小。因此，在加工砂岩的过程中，冷却液的应用对改善砂岩表面质量起着关键的作用。通过网格法计算出刀具的磨损面积，结果表明刀具表面的磨损面积随着切削速度的变大而显著降低，这表明切削速度的提高有助于改善刀具表面的磨损形态；而随着切削深度的增大近似呈直线上升趋势，说明切削深度的增大直接恶化了刀具表面涂层

5、的完整性。同时对刀具的表面磨损形态进行放大观测分析，发现造成刀具表面失效的主要原因是后刀面出现犁沟、崩刃和涂层脱落现象。此外，在前刀面发现有积削瘤的存在。依托试验测得的数据，分别建立了天然砂岩的切削力、粗糙度以及刀具表面磨损面积与切削速度v、进给量f和切削深度a之间的经验公式模型，通过显著性检验和试验性检p验双重验证后，确定误差在许用范围内，故认定建立的经验公式可靠实用，可应用于支持实际的生产需要。关键词：高速切削；砂岩；切削力；表面形貌；粗糙度II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractWithth

6、eadvantagesoflesspollution,non-radiative,non-reflective,non-weathering,invariantcolor,heatabsorption,insulationandanti-skidding,thenaturalsandstonewhichhasbeenbloomingitsuniquelightsincetheancientarchitecturesofhundredsofyearsagotothemodernarchitecturalfield.Becauseofthei

7、ncreasingtypesofbuildingmaterials,theapplicationofnaturalstoneisgraduallymovingintopeople'sfieldofvision.However,thehigh-speedcuttingtechnologycannotfitforsandstone,duetoitsspecialstructuralcharacteristics.So,howtobetterusehigh-speedcuttingtechnologyintheprocessingofsands

8、tonehasalreadybecomeaproblemtobesolvedurgently.Inthisthesis,high-speedmachiningcenterandPVDdiamo