纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具切削实验

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1、纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具切削实验摘要：本文研究了纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具：A20Z(c+m)和A15Zc切削灰铸铁的切削性能，在改变切削深度，低速和高速两种情况下进行切削实验。目的在于探索A20Z(c+m)和A15Zc两种陶瓷刀具的最适合切削深度。关键词：纳米复合陶瓷刀具；切削性能；切削深度ABSTRACT：Thispaperhasresearchedthecuttingperformanceofnano-scaleZrO2tougheningAl2O3matrixceramicstoolmaterials,suchasA15ZcandA20Z(c+m

2、),inmachiningthecastironHT200.Underthelowandhighspeedcondition,researchingthecuttingperformanceofA15ZcandA20Z(c+m)infourcuttingdepth.Andexploredthemostsuitablecuttingdepth.Keyword:nano-compositeceramictools,cuttingperformance,cuttingdepth121.1实验条件车床：CA6140车床实验刀具：A20Z(c+m)和A15Zc工具材料：HT

3、200（57.5HRC）刀具几何角度：前角γ0=-7°，后角α0=5°，刃倾角λ0=-5°，主偏角Κr=45°，倒棱宽度bγ1=0.2㎜，倒棱角γ01=20°，刀尖圆弧半径γε=0.5㎜。切削用量：切削速度v=84.5m/min(低速)和206.5m/min(高速)，进给量f=0.1mm/r,切削深度αp=0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm。切削方式：干切削1.2实验结果分析图1-1是A20Z(c+m)和A15Zc在不同切削速度、特定进给量和切削深度αp=0.1mm情况下切削灰铸铁时的后刀面磨损量与切削距离关系。从图上可以看出，当进给量、切削速度一定，

4、切削深度给定时，A15Zc的后刀面磨损量在每个切削距离测量点都小于或则等于A20Z(c+m)的后刀面磨损量，说明A15Zc刀具材料在切削铸铁时比A20Z(c+m)有更好的耐磨性；当改变切削深度时，A15Zc和A20Z(c+m)的后刀面磨损量都增大，从图1-2可以看出，A20Z(c+m)随切削深度的增大，后刀面的磨损量的增大程度大于A15Zc的后刀面磨损量。12后刀面磨损量/m切削距离/m图1-1低速切削灰铸铁HT200时刀具后刀面磨损量（v=84.5m/min）图1-2是A20Z(c+m)切削灰铸铁时，切削速度v=84.5m/min，在四个切削深度下的后刀面磨损量

5、。A20Z(c+m)后刀面磨损量随切削深度的增大而增大，切削深度αp=0.3mm、0.4mm时，后刀面磨损量急剧增大，达到了0.15左右，相比αp=0.1mm、0.2mm时磨损量增大了不少。在切削深度αp=0.3mm、0.4mm条件下，切削672m后磨损量开始增大的比较明显，最大达到0.15mm，相对来说磨损量不算太大。说明A20Z(c+m)陶瓷刀在低速下切削灰铸铁受切削深度的影响不大。12图1-2A20Z(c+m)低速切削灰铸铁HT200时刀具后刀面磨损（v=84.5m/min）图1-3是A15Zc低速v=84.5m/min切削灰铸铁时，在四个切削深度下的后刀面

6、磨损量。后刀面磨损量随着切削深度的增大急剧增大，αp=0.3mm、0.4mm时的后刀面磨损量在切削1120m后没有明显差异。比较图1-2和图1-3，可以看出，当切削速度为低速，切削深度相同时，A15Zc后刀面磨损量比A20Z(c+m)要小一些，说明A15Zc陶瓷刀适合在小的切削深度下低速切削灰铸铁，且在切削灰铸铁时，A15Zc较A20Z(c+m)耐磨一些。同样，A15Zc在低速下切削灰铸铁，切削深度对后刀面的磨损量影响比较小。12图2-4A20Z(c+m)高速切削灰铸铁HT200时刀具后刀面磨损（v=206.5m/min）图2-5是A15Zc在高速下切削灰铸铁时的

7、后刀面磨损量，切削深度分别为αp=0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm。从图中可以看出，随着切削深度的增大，后刀面的磨损量都没有明显的增大，切削深度为0.4mm时的后刀面磨损量只有0.21mm，对比图2-4，可以看出，高速切削灰铸铁时，A20Z(c+m)的后刀面磨损量比A15Zc要大。A15Zc在高速切削灰铸铁时，切削深度对后刀面的磨损量比较小，可以用较大的切削深度。12图1-5A15Zc高速切削灰铸铁HT200时刀具后刀面磨损（v=206.5m/min）1.3刀具磨损形态及磨损机理分析图1-6（a）、（b）、（c）、（d）和图1-7（a）、（b）、（c

8、）、（d）