PCBN硬态切削气门座圈切削力与磨损机理的研究

摘要

面对竞争日益激烈的粉末冶金汽车零件制造行业，国外企业依靠其雄厚的技术和资金，占据着市场主导地位。我国粉末冶金汽车零件制造业起步晚，我们只有消除差距，才能使产品在全国市场，乃至国际市场打破国外粉末冶金汽车零件的垄断。目前，主要受到的制约因素是:材料制备及其机械加工工艺。
　　在相同切削参数和刀尖圆弧半径rε情况下，切削加工不同材质气门座圈，结果显示刀具发生磨损的主要原因是由于材质中的硬质颗粒，硬质颗粒越多，刀具磨损越严重;之后通过不同rε切削加工相同材质气门座圈试验，分析rε对刀具磨损的影响，rε小的磨损速度较快。利用体式显微镜和扫描电子显微镜观察，经过能谱分析，得出刀具的主要磨损机理是:机械磨损、氧化磨损、扩散磨损和粘结磨损，主要破损形式为:碎断、剥落和微崩刃。
　　通过刀尖圆弧半径rε单因素试验和切削速度v、切削深度αp、进给量f、刀尖圆弧半径rε四个因素的正交试验，探究rs对切削力和工件已加工表面粗糙度的影响:rε的增加，对主切削力影响不大，轴向切削力Fx、径向切削力Fy和表面粗糙度均是随着rε的增加先减小后上升;四因素对切削力和表面粗糙度的影响程度均有差别:αp对主切削力和轴向切削力影响高度显著;对于径向切削力和表面粗糙度，四因素均无显著影响，但影响程度最大的是rε，之后利用回归分析法建立并验证rε=0.3mm的切削力和表面粗糙度预测模型。
　　本文旨在探究PCBN刀具切削加工气门座圈的磨损机理和主要因素对切削力和工件已加工表面粗糙度的影响，以实现优化加工参数，建立预报模型。本文的研究成果对切削加工气门座圈工艺参数的制定和产品检测有一定参考价值和实践意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 PCBN刀具简介

1．1．1 刀具材料的发展

1．1．2 PCBN刀具的性能与使用现状

1．1．3 PCBN刀具性能的影响因素

1．2 硬态切削特点与刀具选择

1．2．1 硬态切削特点

1．2．2 硬态切削刀具的选择

1．3 切削力研究现状

1．4 国内外粉末冶金发展及应用

1．5 气门座圈的发展和制备

1．5．1 气门座圈的性能和发展

1．5．2 粉末冶金气门座圈的制备

1．6 课题研究的背景和意义

1．6．1 课题研究的背景

1．6．2 课题研究的内容和意义

第二章 PCBN切削粉末冶金气门座圈切削性能的研究

2．1 PCBN刀具切削粉末冶金气门座圈试验

2．1．1 试验目的

2．1．2 试验条件

2．2 切削试验安排

2．2．1 切削参数选择

2．2．2 试验流程安排

2．3 单个刀尖切削路程计算及磨损分析

2．3．1 切削路程的计算

2．3．2 相同rε加工不同材质粉末冶金气门座圈

2．3．3 不同rε加工同材质粉末冶金气门座圈

2．4 刀具的磨损过程及磨损形式

2．4．1 刀具的磨损过程

2．4．2 刀具的磨损形式

2．5 刀具的磨损分析

2．5．1 正常磨损

2．5．2 刀具的破损

2．6 本章小结

第三章 PCBN切削粉末冶金气门座圈切削力的研究

3．1 切削力实验设计

3．1．1 实验目的

3．1．2 试验设备

3．2 切削力实验安排

3．2．1 切削力单因素试验

3．2．2 切削力正交试验

3．3 实验结果及其分析

3．3．1 切削力单因素试验结果分析

3．3．2 切削力正交试验结果

3．3．3 正交试验极差分析

3．3．4 正交试验方差分析

3．4 切削力预报的建立

3．4．1 切削力经验公式的求解

3．4．2 回归方程的显著性检验

3．4．3 经验公式的验证

3．5 本章小结

第四章 气门座圈加工表面表面粗糙度的研究

4．1 表面粗糙度的实验设计

4．1．1 实验目的

5．1．2 试验设备

4．2 表面粗糙度实验安排

4．2．1 表面粗糙度单因素试验

4．2．2 表面粗糙度正交试验

4．3 表面粗糙度的试验结果与分析

4．3．1 单因素试验结果分析

4．3．2 表面粗糙度正交试验结果

4．3．3 正交试验极差分析

4．3．4 正交试验方差分析

4．4 表面粗糙度预报的建立

4．4．1 表面粗糙度经验公式的求解

4．4．2 回归方程的显著性检验

4．4．3 经验公式的验证

4．5 刀具磨损对表面粗糙度的影响

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况