超声铣削光整加工下刀具钢激光涂层性能分析.pdfVIP

总第256期机械管理开发Total2256

2024年第8期MechanicalManagementandDevelopmentNo.8,2024

试验研究D0I:10.16525/14-1134/th.2024.08.003

超声铣削光整加工具钢激光涂层性能分析★

杨彦锋，贾瑞匣

（郑州工业应用技术学院机电工程学院，河南郑州450064)

摘要：刀具钢表面激光涂层的加工一直是制造领域的关键问题之一。为了对激光涂层实现更优光整强化效果，采

用超声铣削方法处理激光涂层，并进行了性能试验测试。研究结果表明，提高进给量后，在超声波作用下铣削表面

粗糙度先减小后增大，表面残余应力和硬度先增加后减小；随着铣削压强的增加，试样表面粗糙度都呈现出由小逐

渐增大变化，表面残余应力和硬度先增加后减小。确定最优参数工艺：进给量为0.12mm，在削压强0.09MPa。该研

究有助于提高刀具表面质量，为后续的先进制造奠定一定的基础。

关键词：超声铣削；刀具钢；光整加工；激光涂层；性能测试

中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1003-773X(2024)08-0007-02

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引言行激光熔覆，并通如氮气对原料输送提供惰性防护氛

刀具钢是目前在工业领域应用范围最广的一种围，防止熔融物暴露于环境中被氧化。

金属成形材料，其在工况使用过程中能够承受较大冲1.2激光涂层铣削加工

击载荷，但因其需要与高温金属发生接触，导致内部温在KMC600U数控机床中加人HK30G超声激振

度不断发生大幅波动,从而造成较明显塑性变形I1-2。装置。在刀架上发生自由滚转而不会造成迟滞效应，

O

设定的参数不合理时，则不能起到增强作用，甚通过固定螺丝进行固定后，抑制球在轴线方向上发生

至会对之前激光涂层产生损伤[3]。关于激光涂层表面窜动，控制偏差介于0.03~0.05mm。超声铣削现场照

片见图1。

强化的研究很多,取得了一定的研究成果。李祥等[4]

采用涂层硬质合金刀具开展高速干铣削试验，刀具后

刀面出现了较大犁沟条纹及切削刃分层等现象，涂层

硬质合金刀具更适合高速干铣削铁基合金。孙作民等[5]

采用硬质合金涂层刀具开展液氮低温铣削试验，刀具

表面硬度与表面残余应力随刀具后刀面磨损量先增

大后减小，涂层刀具表面完整性得到提升，刀具寿命

显著提升。王利利等[6]研究了铝合金切削刀具在图1铣削实验照片

1004m/min高速切削铝合金表面性能变化，金刚石涂2结果与讨论

层刀具出现少量微崩刃，保持较好的切削刃完整性。2.1进给量分析

采用超声铣削技术对机关涂层发挥良好的表面本实验针对不同变形程度的激光涂层进行了试

强化作用，综合实现低挤压、低能耗、减摩擦等增强效验分析，设定电流为1.1A，单步距离为0.03mm，控制

应。根据以上分析，可以采用铣削工艺取代局部抛光1800mm/min的铣削速率,压力为0.6MPa。图2为不

工艺，从而更高效完成刀具的维修和使用寿命。同变形程度的激光涂层表面性能结果。通过分析以上

1试验实验数据可知，逐步增大变形程度后，在超声波作用

1.1激光涂层的制备下进行铣削形成的表面粗糙度表现为先减小后增大

采用成分含量与物性的Fe基合金粉作为刀具钢的变化趋势，当变形程度达到0.10mm时，形成了