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可锻铸铁因其石墨呈团絮状,故具有高强度、较好的塑性和韧性以及伸长率,通常用于铸造形状复杂、要求承受冲击载荷的薄壁零件,如汽车、拖拉机的前后轮壳、凸轮轴、转向节壳和减速器壳等。陶瓷刀具所固有的脆性和PCBN刀具昂贵的价格使得涂层刀具广泛用于加工铸铁。虽然不少学者对涂层硬质合金刀具加工铸铁进行了较多研究,但是涉及可锻铸铁的切削加工的研究较少。可锻铸铁是一种重要的材料,研究涂层刀具加工可锻铸铁的切削性能,对于提高可锻铸铁加工效率和加工质量,降低加工成本具有重要意义,同时,对于改进涂层刀具制备和应用技术同样具有显著的实际应用价值。本文从不同切削用量(切削速度、进给量以及切削深度)和刀具涂层(CVD Al2O3/Ti(C,N)、两种不同涂层厚度的 PVD TiN/TiAlN、PVD nc-TiAlSiN四种硬质合金刀具以及PVD TiAlSiN涂层金属陶瓷刀具)进行切削加工的角度出发,通过单因素、正交实验以及磨损实验研究了在车削可锻铸铁过程中的切削力、切削温度、工件表面粗糙度、切屑形貌、刀具磨损及特征,分析了涂层刀具干式车削可锻铸铁时的切削性能及影响因素,主要研究结论如下:1.相比于灰铸铁切削时主要为崩屑、碎屑。在本次实验给定的条件下,可锻铸铁切屑主要为连续的带状切屑,切屑形状主要有管状的切屑、锥形螺旋管切屑、多圆弧切屑、C形切屑、6字切屑以及碎屑;由于其石墨呈团絮状,可锻铸铁没有表现出灰铸铁一样的脆断性特征,而是表现出比较好的韧性和塑性。2.实验结果表明:TiAlSiN涂层金属陶瓷刀具的切削力和切削温度最大,A1203/Ti(C,N)切削力次之,PVD TiN/TiA1N的复合涂层刀具的切削力和切削温度较小;nc-TiAlSiN涂层刀片车削可锻铸铁可以得到良好的表面粗糙度。实验结果显示CVD A1203/Ti(C,N)涂层刀片适用于低速中等进给大切深,PVD TiAlSiN涂层金属陶瓷刀具较适用于高速大进给。3.从切削力来看,通过极差和方差分析得出,切削用量和涂层刀具性质对切削分力、切削合力影响从大到小的顺序依次为:切削深度ap,每转进给量f,刀片涂层,切削速度V。若以最小切削力为优化目标,即最优组合为:V250m/min,ap0.3 mm,f0.05r/min,PVD TiN/TiA1N。建立了涂层刀片的切削力模型,其中,CVD A1203/Ti(C,N)和厚涂层PVD TiN/TiA1N的切削力模型高度显著。4.从刀具寿命来,TiAlSiN涂层金属陶瓷刀片刀具寿命最短,厚涂层PVD TiN/TiA1N刀片和PVD nc-TiAlSiN涂层刀片的刀具寿命最长,PVD TiAlSiN金属陶瓷涂层刀片的切削力过大和切削温度过高导致其后刀面磨损值与切削长度线性递增的关系,其余的四种刀片的磨损曲线都包含明显的前期磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段。5.从刀具磨损机理来看,CVD A1203/Ti(C,N)涂层刀片车削可锻铸铁时,由于A1对Fe的亲和力很弱,刀具主要是崩刃、磨粒磨损和涂层剥落:PVD nc-TiAlSiN和PVDTiAlSiN涂层刀片主要发生了粘结磨损和磨粒磨损;PVD TiAlSiN涂层金属陶瓷刀片粘结磨损最为严重,这也是其刀具寿命短的主要原因;PVD TiN/TiA1N刀具除了发生粘结磨损和磨粒磨损之外还发生了氧化磨损。6.在可锻铸铁切削中,石墨形态对刀具磨损与破损的影响显著,石墨在铸铁中可以看作是空隙、空洞,在切削铸铁的时候,切到石墨就相当于空切,切削基体时候就属于连续切削金属。在刀具切入石墨时,切削力瞬间减小,刀具切出石墨时,切削力瞬间增大,由于石墨广泛分布在铸铁中,所以在切削铸铁时,切削力时刻在变化,刀具所受到的冲击时刻在变化,刀具容易发生崩刃。相比于灰铸铁,石墨对基体的割裂作用没有灰铸铁中的强,刀具的崩刃不明显;相比其他的铸铁(合金铸铁、蠕墨铸铁和耐磨铸铁);可锻铸铁中的合金元素的含量较少,故崩刃也没有其他铸铁严重;可锻铸铁中团絮状石墨比较接近球墨铸铁中的球状石墨,故磨损机理和球墨铸铁类似,主要是粘结磨损和磨粒磨损。