1.一种提高涂层刀具使用寿命的方法,其特征在于,包括如下的步骤:
1)选取不同的涂层刀具材料,借助有限元软件DEFORM-3D中的Machining模块,建立金属切削有限元模型,在不同的切削参数下,切削相同的距离,比较刀具表面应力及温度分布,提取各涂层刀具表面最高温度;
2)采用物质吉布斯自由能函数法,对各涂层成分及工件材料成分进行化学热力学计算,在1)获取的切削温度范围内分析可能发生的化学反应。
2.若存在生成自组织摩擦保护薄膜或次生结构的可能,则选择此涂层刀具进行切削试验进行验证;
3)选取2)中获取的合理涂层刀具,并用此刀具进切削试验验证;
4)选取刀具后刀面平均磨损量VBave>0.3 mm和工件加工表面粗糙度Ra>3.2 μm作为刀具磨钝标准,刀具每次切削相同路程后,检测工件加工表面粗糙度Ra及刀具后刀面平均磨损量VBave,判断刀具磨损情况,分析刀具表面是否存在自组织结构;
5)在步骤4)中如果发现自组织结构,则此切削条件为有效切削条件之一,根据步骤1)-4)获取存在自组织结构的有效切削条件区间;
6)设计正交实验,获取泰勒刀具寿命经验公式,在有效切削条件范围内,计算切削效率,并绘制刀具的等效率与等寿命曲线,优化自组织切削参数;
7)选取优化后的一组参数进行试验,验证刀具寿命和加工表面质量。
3.按照权利要求1所述的提高涂层刀具使用寿命的方法,其特征在于:步骤2)所述自组织结构特征,主要包括起着晶粒强韧化作用的VC、VN、Mo2C等,起着提高抗氧化和耐磨性的Cr3C2、Si3N4、Al2O3、TiN等,起着自润滑性能和提高耐磨性能的TiO2、V2O5、SiO2、TiC等。
4.按照权利要求1所述的提高涂层刀具使用寿命的方法,其特征在于:步骤4)所述判断刀具磨损情况,并进行使用决策的方法,主要按照下述情形进行判断:
a. 如果VBave<0.15 mm且Ra<3.2 μm,则继续进行切削;
b. 如果VBave>0.3 mm或Ra>3.2 μm,则停车换刀,该刀具报废;
c. 如果0.15 mm<VBave<0.3 mm且Ra<3.2 μm,对该刀具表面磨损形貌及成分进行检测,分析是否出现自组织结构,然后继续进行切削。