工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.09.013

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (9): 1291-1296.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.09.013

工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究

马廉洁^1,2，王馨¹，陈景强¹，周云光¹

(1. 东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛066004; 2.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2020-03-04 修回日期:2020-03-04 出版日期:2020-09-15 发布日期:2020-09-15
通讯作者: 马廉洁
作者简介:马廉洁(1970-)，男，内蒙古赤峰人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51975113); 河北省自然科学基金资助项目(E2018501078).

Study on Mechanism and Theoretical Model of Tool Wear in Engineering Ceramics Turning

MA Lian-jie^1,2， WANG Xin¹， CHEN Jing-qiang¹， ZHOU Yun-guang¹

1.School of Control Engineering， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao 066004， China； 2.School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2020-03-04 Revised:2020-03-04 Online:2020-09-15 Published:2020-09-15
Contact: MA Lian-jie
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 通过二硅酸锂玻璃陶瓷的切削实验，依据摩擦学原理，结合犁沟效应从微观层面讨论了陶瓷材料对切削刀具磨损机理的影响.通过引入陶瓷晶体相关参数，揭示了陶瓷晶体的形貌和排布方式在车削过程中对刀具磨损量的影响，使磨损机理应用更具广泛性和直观性.结合几何学和运动学分析，建立了工程陶瓷材料车削刀具体积磨损量模型，并进行了实验验证.理论和实验结果均表明随切削路程的增大，刀具体积磨损量先表现为稳定增加，随后由于磨损面的不断增加以及热量堆积导致黏结磨损现象的出现，刀具磨损速度急剧加快，最终导致刀具刃缘崩碎而失效.

关键词: 体积磨损量, 晶体, 刀具磨损, 车削, 工程陶瓷

Abstract: Based on the tribological principle and furrow effect， the effect of ceramic material on the wear mechanism of cutting tools was discussed by cutting experiment of lithium disilicate glass ceramics. By introducing the related parameters of ceramic crystal， the influence of the morphology and arrangement for ceramic crystal on the tool wear in the turning process was revealed， which made the application of wear mechanism more extensive and intuitive. Based on geometric and kinematic analysis， a model of the tool wear of turning tools for engineering ceramics was established and tested. Both the theoretical and experimental results show that， with the increase of cutting length， the wear volume first shows a steady increase， and then due to the increasing wear surface and the heat accumulation causes the phenomenon of bond wear， the tool wear speed increases sharply， and finally leads to the tool edge breakage and failure.

Key words: wear volume, crystals, tool wear, turning, engineering ceramics

中图分类号:

马廉洁，王馨，陈景强，周云光. 工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(9): 1291-1296.

MA Lian-jie， WANG Xin， CHEN Jing-qiang， ZHOU Yun-guang. Study on Mechanism and Theoretical Model of Tool Wear in Engineering Ceramics Turning[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2020, 41(9): 1291-1296.

参考文献

[1]Sreejith P S.Machining force studies on ductile machining of silicon nitride ［J］.Journal of Materials Processing Technology， 2005，169(3):414-417.
[2]尹国强，巩亚东，李雨晴，等.新型点磨削砂轮磨削表面/亚表面质量研究［J］.东北大学学报(自然科学版)，2019，40 (6):835-840.(Yin Guo-qiang，Gong Ya-dong，Li Yu-qing，et al.Study on the grinding surface and subsurface quality of novel point grinding wheels ［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)， 2019，40 (6):835-840.)
[3]Delgado Y P，Bonny K，Baets P D，et al.Impact of wire-EDM on dry sliding friction and wear of WC-based and ZrO₂-based composites［J］.Wear， 2011，271(9/10):1951-1961.
[4]温雪龙，巩亚东，巴德纯.石英玻璃微尺度磨削温度仿真与实验研究［J］.东北大学学报(自然科学版)，2017，38 (2):249-253.(Wen Xue-long，Gong Ya-dong，Ba De-chun.Simulation and experimental research on grinding temperature of micro-grinding quartz glass ［J］.Journal of Northeastern University (Natural Science)， 2017，38 (2):249-253.)
[5]Liu Y Y，Deng J X，Wu F F，et al.Wear resistance of carbide tools with textured flank-face in dry cutting of green alumina ceramics ［J］.Wear， 2017，372/373(1):91-103.
[6]Song W L，Deng J X，Zhang H，et al.Performance of a cemented carbide self-lubricating tool embedded with MoS_2 solid lubricants in dry machining［J］.Journal of Manufacturing Processes， 2011，13(1):8-15.
[7]Ji L，Yan Y，Bao Y，et al.Crack-free cutting of thick and dense ceramics with CO₂ laser by single-pass process ［J］.Optics & Lasers in Engineering， 2008，46(10):785-790.
[8]Huang Q，Bando Y，Xu X，et al.Enhancing super plasticity of engineering ceramics by introducing BN nanotubes ［J］.Nanotechnology， 2007，48(18):485706-485707.
[9]Ma L J，Yu A B，Chen J.Theoretical model of cutting force in turning the lithium disilicate glass-ceramics［J］.International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2017，92(9/10/11/12):4355-4366.
[10]Ma L J.Study on influencing of technological parameter with tools wear during turning fluorophlogopite glass-ceramics［J］.Key Engineering Materials，2008， 375/376:421-424.
[11]郑敏利，范依航.高速切削典型难加工材料刀具摩擦与磨损机理研究现状［J］.哈尔滨理工大学学报，2011，16(6):22-30.(Zheng Min-li，Fan Yi-hang.An overview of tool friction and wear behavior in high-speed machining-typical difficult-to-cut material ［J］.Journal of Harbin University of Science and Technology， 2011，16(6):22-30.)
[12]郑欣.二硅酸锂微晶玻璃的制备及力学性能研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2007.(Zheng Xin.Preparation and mechanical properties of lithium disilicate glass-ceramics［D］.Harbin:Harbin Institute of Technology，2007.)
[15]关守平，房少纯.一种新型的区间-粒子群优化算法［J］.东北大学学报(自然科学版)，2012，33(10):1381-1384.(Guan Shou-ping，Fang Shao-chun.A new interval particle swarm optimization algorithm［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2012，33(10):1381-1384.)

[1]	孙志杰，史培阳，范蕾. 氯化钠对石膏晶体生长习性影响的分子动力学模拟[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 524-530.
[2]	黄贤振，孙良仕，丁鹏飞，朱会彬. 基于可靠性的GH4169车削参数优化[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(5): 696-702.
[3]	王良勇，朱耀龙，淦晨阳. 基于深度学习图像分析的晶体特性反馈控制[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(12): 1688-1693.
[4]	马廉洁，左宇辰，周云光，付海玲. 氧化锆陶瓷车削刀具几何参数的多目标优化[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1129-1134.
[5]	马廉洁，左宇辰，王馨，杨登峰. 氧化锆陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 955-961.
[6]	周鹏飞，张威，赵思凯，沈岩柏. Cu²⁺诱导黄铁矿合成α-Fe₂O₃纳米多面体的生长机理[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(3): 408-412.
[7]	刘兴刚，王亚琴，马召俊，张德良. 挤压锻温度对固态再生H11钢组织和性能的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(10): 1394-1401.
[8]	马廉洁，蔡重延，毕长波，张力. 车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 239-244.
[9]	恩溪弄，张义民，黄贤振. 车削颤振时变可靠性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(10): 1442-1447.
[10]	巩亚东，梁彩霞，李强，刘洺君. 硬质合金刀具铣削镍基单晶高温合金DD5磨损试验[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(9): 1283-1288.
[11]	邓永刚，潘恩宝，李云龙，邸洪双. 基板晶体学特征对镀层相结构及抗粉化性能的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(8): 1127-1131.
[12]	李治杭，韩跃新，李艳军，高鹏. 蛇纹石表面特性研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(3): 404-408.
[13]	闫欣，王海洋. 金涂覆光子晶体光纤偏振滤波器的特性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(11): 1540-1544.
[14]	钱晓龙，张亚男. 基于光子晶体微腔和光纤环形衰荡的微力传感器[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(1): 11-14.
[15]	任倩倩，张玉柱，龙跃，邹宗树. 调质高炉渣非等温析晶动力学研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(7): 960-965.

工程陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型的研究

Study on Mechanism and Theoretical Model of Tool Wear in Engineering Ceramics Turning

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价