M7130平面磨床主軸系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,說明書+CAD,M7130平面磨床主軸系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,m7130,平面磨床,主軸,系統(tǒng),改造,設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 提高刀具表面的抗粘性能力通過納米/微質(zhì)感技術(shù) T.Enomoto, T.Sugihara 機(jī)械工程學(xué)院，工程系,丘吹田，大阪565-0871，日本大阪大學(xué)研究生院 提交，日本大阪。 鋁合金復(fù)合材料的需求迅速增加，特別是在交通運(yùn)輸業(yè)，這種需求是由于作為一種高強(qiáng)度質(zhì)量比和高耐腐蝕性等關(guān)鍵優(yōu)勢。然而，鋁屑容易依附在切割工具的邊緣，常常導(dǎo)致工具破損。為了解決這個(gè)問題，我們已經(jīng)利用飛秒激光技術(shù)開發(fā)出納米/微質(zhì)感表面刀具。實(shí)驗(yàn)表明，利用這種技術(shù)在端面銑削時(shí)，工具表面的光滑性和抗粘接性能有著顯著提高。 1 介紹 鋁合金有著多種優(yōu)勢，包括高質(zhì)量比和高耐腐蝕性。因此，鋁合金的需求迅速增加，尤其是在運(yùn)輸業(yè)。鋁合金與鋼相比，由于其硬度低，易于切割，但這種優(yōu)勢在某些應(yīng)用中有時(shí)會因?yàn)槠淙埸c(diǎn)低，延展性高，導(dǎo)致鋁芯片工具的切削刃降低，從而導(dǎo)致機(jī)床故障。工具的許多不同的切屑參數(shù)已得到改善，如幾何形狀，表面涂層[ 2 ]，及精加工。例如，類金剛石碳（金剛石）涂層刀具具有極低的摩擦而被應(yīng)用在干燥或接近干切削鋁合金[ 3]，但在實(shí)際使用中，鋁芯片類金剛石涂層工具無法避免的在切削液中工作。此外，刀具破損經(jīng)常發(fā)生在切削過程，深孔鉆削，銑削，攻牙，它的切削點(diǎn)是很難直接提供切削液。 為解決上述問題，我們采用了表面工程的方法，即，一個(gè)功能化工具表面的紋理。我們開發(fā)了一種微結(jié)構(gòu)的刀具，以確定刀具前刀面保持在切削液中[7]，顯著改善刀具前刀面的摩擦，切削力和摩擦系數(shù)，刀-屑粘附性尚未調(diào)查。 在這項(xiàng)研究中，我們評估了微粗糙表面抗粘性的影響和開發(fā)技術(shù)，以提高使用更精致的表面紋理?；谖覀兊难芯拷Y(jié)果，我們開發(fā)了一個(gè)與納米/微質(zhì)感表面的切削工具，以改善所需的抗粘結(jié)效果。我們也評估了相應(yīng)的切削性能。 2 刀具表面微結(jié)構(gòu) 2.1。切削刀具與微表面紋理 圖1。以前開發(fā)的微粗糙表面的切削工具（大寫：示意圖;：SEM圖像）[7]。 圖1顯示一個(gè)原理圖說明和掃描電子顯微鏡（掃描）（日立高新科技公司，-3400nx）圖像的切割工具與微質(zhì)感分段金剛石涂層[ 7]。 我們在準(zhǔn)備的工具基礎(chǔ)上[ 8]。首先，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（CVD）方法在硬質(zhì)合金刀具的前刀面均勻涂布類金剛石膜，（住友電工超硬合金株式會社，SEKN42M）。接下來，用鎢鐵絲網(wǎng)涂層刀具的表面，作為一個(gè)面具，以創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)格。在利用金剛石涂層的化學(xué)氣相沉積法再涂上第二層，使得類金剛石薄膜的部分尺寸為150毫米x 150毫米x 0.8毫米，間距為80毫米的深柵槽， 2.2。切削實(shí)驗(yàn)程序 鋁合金A5052采用立式加工中心進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)（山崎馬扎克公司，AJV-18）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示圖2 。圖3顯示了單個(gè)插入刀具的幾何形狀。刀具的中心對應(yīng)工件的中心線。表1列出了切削條件。乳化型切削液（NEOS有限公司，F(xiàn)inecut中心-100）提供12.6升/分鐘的流量。測功機(jī)（奇石有限公司，9257B）設(shè)置測量工件切削力的三個(gè)組成部分。 圖2。面銑測試的實(shí)驗(yàn)裝置。 圖3.切割工具的幾何形狀。 切割900米后，觀察評估刀具前刀面工具表面的附著力。電鏡掃描圖像（圖4）證實(shí)，芯片粘附發(fā)生前刀面上，更具體地說，該凹槽被掩埋在附近的尖端上。刀-屑接觸長度的理論計(jì)算約為180毫米，這表明該段有足夠大的（150毫米×150毫米）工具-芯片接觸面。凹槽是如此之廣，芯片材料很容易進(jìn)入溝槽和堵塞。 圖4。切割工具切割900米后微質(zhì)感表面。 3。納米/微質(zhì)感表面切割工具 考慮到上述結(jié)果，我們舉例設(shè)計(jì)了新的紋理刀具表面：1）提高并保留足夠的工具和芯片之間的流體和一個(gè)穩(wěn)定的流體膜潤滑; 2）通過降低刀具表面和芯片之間的接觸面積，而減少摩擦。然后通過納米/微溝槽技術(shù)，而制造出的刀具表面，以達(dá)到這些目的。 通過激光誘導(dǎo)周期性表面結(jié)構(gòu)技術(shù)來生產(chǎn)納米/微溝槽[ 9 , 10]前刀面上的切削工具。在線偏振飛秒激光脈沖的照射下，而引起的入射激光脈沖和表面散射光，在等離子體波之間的干擾下而使得表面存在缺陷。精確的固定槽自組織通過調(diào)整略高于消融閾值低劑量激光能量，與間隔規(guī)則的結(jié)構(gòu)是相同的或小于激光的波長。 應(yīng)用這一技術(shù)，在切削工具的前刀面上使用鈦藍(lán)寶石激光系統(tǒng)定期產(chǎn)生100-150納米和700納米/微溝槽（佳能機(jī)械Inc.Model Surfbeat R;峰值波長為800納米，脈沖寬度150 fs的，循環(huán)頻率1 kHz，脈沖能量300兆焦耳）如圖5所示，納米/微溝槽形成正弦-波，這被認(rèn)為是最大限度地減少刀具表面和芯片之間的接觸。激光輻照前，以拋光金剛石切割工具的前刀面的表面粗糙度為40（峰谷） 圖5。新開發(fā)的工具納米/微質(zhì)感表面 使用表1中列出的切削條件下進(jìn)行了初步的切割與拋光，和表面的切削刀具和刀具與凹槽平行尖端實(shí)驗(yàn)。刀具的前刀面堅(jiān)持以芯片質(zhì)感打磨工具（圖6）類似的方式，顯示反膠的效果沒有得到充分的晉升時(shí)只修改表面紋理。然后，在切削刀具的表面利用電弧離子鍍類金剛石薄膜涂層以提高抗膠粘性。涂層降低了10毫米或更小的溝槽深度。 圖6。掃描電鏡圖像為切割900米前刀面涂層刀具。 表1切削條件。 工件 A5052 W75毫米的210毫米古河天空鋁業(yè)公司 工具 硬質(zhì)合金住友電工硬質(zhì)合金有限公司，sekn42米 幾何刀具 軸向前角，普遍徑向前角，傾角，頂角，克刀具直徑 20° 一3。 12.4° 45° 80mm 切削速度切削深度進(jìn)給率切削長度 380m/min 3 mm 0.12 mm/rev. 180m x 5, 10 passes 切削液 乳液型近地物體的有限公司，finecut cfs 100， 供給率 12.6 L/min 4。刀具性能 4.1評估防粘連。 三種類型的刀具進(jìn)行了評價(jià)：（1）的類金剛石涂層刀具溝槽平行于切削刃（平行槽工具）；（2）的類金剛石涂層刀具溝槽垂直于切削刃（正交槽工具）；（3）傳統(tǒng)的金剛石涂層工具與拋光表面（拋光工具），如圖7所示，切割1800米后使用掃描電子顯微鏡和能量色散X射線光譜（能譜）分析前刀面切割工具和對性能進(jìn)行了評價(jià)。圖8顯示圖形為前刀面上鋁原子濃度，定量衡量一個(gè)edx-al圖像。 圖7。切削刀具切割后前刀面（左：掃描電鏡圖像；右：edx-al圖像） 圖8切削刀具前刀面上的鋁原子 從圖6和7，我們發(fā)現(xiàn)，類金剛石涂層鋁附著力降低。 圖7和8證明，刀具表面納米/微有很好的防粘性能，特別是納米/微溝槽平行的主切削刃。更具體地說，拋光工具粘連面積減少三分之一。 增加納米/微槽方向上性粘連可描述如下，在正交槽工具下，芯片刀具前刀面總是與面接觸，從而增加芯片的粘附，導(dǎo)致切割工具芯片的接口上的油膜破裂。在平行槽工具的情況下，芯片接觸到刀具前刀面，避免了芯片的附著力和工具芯片的接口切割液的斷續(xù)。 利用光學(xué)顯微鏡（KEYENCE的公司，VF-7500）每切割距離180米后進(jìn)行工具表面的觀察，評估切割進(jìn)步的附著力的變化，圖9為計(jì)算的顯微圖像分析。顯示了中鋁粘連面積的變化。在新開發(fā)的工具中，粘附地區(qū)略有增加。特別是，平行槽工具長約八分之一的地區(qū)相比。 圖9。變化的粘附區(qū)與切割刀面距離 切割后1800米后，在正交方向切割邊緣測量刀具前刀面的截面輪廓，如圖10所示，前刀面上的拋光工具集結(jié)在邊緣0.5毫米處產(chǎn)生，而這是開發(fā)工具可以忽略不計(jì)的。 圖10。切削刀具后刀面的截面輪廓 最后，高倍率SEM觀察，以確定詳細(xì)的刀具表面的附著力（圖11），從這個(gè)數(shù)據(jù)，我們證實(shí)了切割1800米后納米/微溝槽不被粘附。 圖11。切割1800米后平行于開發(fā)工具的前刀面與納米/微溝槽的邊緣 4.2。評價(jià)刀具表面的潤滑性 進(jìn)行了切削剪切角和切削力的評估，以確定對切削性能的影響。眾所周知，剪切角隨刀具前刀面上的摩擦而減少，立體切割后逼近二維切割，下面是剪切角F的有效二維切割計(jì)算公式， ， 其中RC為切割比例，H是變形的芯片厚度，HC是芯片的厚度，a是傾角。H是以小時(shí)計(jì)算，HC采用每隔2毫米的千分尺。 獲得高于納米/微拋光工具剪切角的開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)良好的工具表面的潤滑性，如圖12所示。 圖12。在刀具旋轉(zhuǎn)時(shí)剪切角的變化 切削力，刀具前刀面的摩擦系數(shù)在計(jì)算時(shí)使用的措施。結(jié)果在圖13表明顯示，納米/微顯著改善表面潤滑性。此外，我們證實(shí)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中低摩擦系數(shù)保持不變。 圖13。刀面的摩擦系數(shù) 5。結(jié)論 納米/微質(zhì)表面切削工具被開發(fā)出來，改善了鋁合金切割的抗粘接性能。特別是，我們也開發(fā)了有一個(gè)深100-150納米和700納納米/微質(zhì)刀面的切削刀具。納米/微質(zhì)感和金剛石涂層大大提高抗粘接性能和刀具表面的潤滑。平行于主切削刃的納米/微溝槽開發(fā)工具，最需要改進(jìn)的為其抗粘接性能。 鳴謝 這項(xiàng)工作由日本教育部支持，用于文化，體育，科學(xué)和技術(shù)科學(xué)研究（21560123，2009） 參考文獻(xiàn) [ 1]拜恩克， Dornfeld，Denkena（2003）[先進(jìn)的切割工藝] 機(jī)械工程研究所52（2）:483-507。 [2]克洛克樓，P6hls，Zinkann至Gerschwiler，弗里奇Eisenbliitter（1998）Krieg T，[改進(jìn)切割改編的涂層系統(tǒng)的過程]。機(jī)械工程研究所47（1）:65-68。 [3] Bhowmick S，Alpas AT（2008）最低數(shù)量的水鋁 - 硅合金類金剛石碳涂層鉆頭使用的潤滑鉆。國際機(jī)床雜志與制造48:1429-1443。 [4]吉村H，T，森脅大前研一氮，Shibasaka?，木下松井中號，清水米（2006）近干切削鋁合金的研究。國際 - 日本機(jī)械工程師C系列49（1）:83-8902874857。 [5] CJ-埃文斯，布萊恩JB（1999）結(jié)構(gòu)，紋理或工程曲面。 機(jī)械工程研究所48（2）:541-556 [6]，哥斯達(dá)黎加HL Bruzzone AAG的，Lonardo，盧卡DA（2008）在曲面設(shè)計(jì)功能性能的進(jìn)展。機(jī)械工程研究所57紀(jì)事（2）:750-769。 [7]：榎T，青木，大竹氮（2007）微結(jié)構(gòu)表面與刀具的發(fā)展。日本交易國稅發(fā)[日本機(jī)械工程師學(xué)會C系列73（729）:288-293。 [8]青木，大竹氮（2004） 碳薄膜的摩擦學(xué)性能。國際摩擦學(xué)37:941-947 [9] Rtomer GRBE，梅哲Huisin't， 激光誘導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)的自組織形成 Groenendijk MNW（2009年）。史冊國稅發(fā)[機(jī)械工程研究所58（1）:201-204。 [10]川原，澤，森（2008）雙向旋轉(zhuǎn)水潤滑性能對SiC表面周期結(jié)構(gòu)的影響。日本摩擦學(xué)學(xué)會摩擦學(xué)3（2）:122-126 [11]斯蒂芬森DA，Agapiou JS（1996） 金屬切削理論與實(shí)踐。 CRC出版社 11