织构化对pvd涂层刀具基体表面状态的影响

　　文献综述

　　1.引言

在金属切削加工过程中,刀具的前刀面和切屑、后刀面和工件不断接触，刀具发生恶劣摩擦，产生大量的切削热,造成刀具磨损和钝化失效,致使刀具耐用度下降;发生在摩擦副的剧烈摩擦造成刀具磨损，从而严重影响加工精度,造成加工工件表面质量的恶化

为减轻切削加工时刀具的摩擦与磨损，目前普遍采用的方法是在切削加工中使用切削液,但存在高温状态下切削液失效的问题。此外在切削液的制造使用、处理及排放过程中存在严重的环境污染问题,不符合绿色制造低负荷高效益的要求。为消除使用切削液的负面影响,干切削成为绿色制造的最优选择之一，因此干切削刀具成为刀具研究的热点。在刀具的表面形貌方面,摩擦学和仿生学相关研究表明,表面并非越光滑越耐磨,具有–定非光滑形态的表面往往具有更好的抗磨性能。表面微织构被证明是一种改进材料摩擦性能和提高表面承载能力的有效措施。但目前仍处在实验研究阶段，缺少更深层次的理论机理研究。此外,织构的加工工艺存在一-定的不足,最常采用的激光加工柔性相对差,微织构的尺寸不能任意连续性修改,并且没有冷却液的冷却和冲刷,热影响严重,熔融物拋出不足，堆积在型腔周围，同时织构离主切削刃的精确尺寸无法控制。另一种较为常用的微细电火花加工技术因为熔点问题无法完成对硬涂层刀具的织构化处理。同时对于复杂路径的槽的加工，因走位困难,加工性能相对较差。

　　2.选题背景

国内外相关研究学者采用电火花、光刻、激光等织构加工技术与气相沉积等涂层制备技术,在硬质合金、高速钢等刀具_上制备了尺寸从微米级到纳米级的多种表面织构以及各种软、硬涂层，研究了其切削加工钢、铝合金、钛合金等工件材料的切削性能。结果表明,织构涂层刀具在改善涂层性能、刀-屑接触面摩擦润滑状态、降低切削力和切削温度、延缓刀具磨损等方面具有显著的效果。

　　3.国内外研究现状及发展趋势

高速切削技术1-s作为先进制造技术中的重要技术之一，广泛应用于航空航天、模具、机械装备、汽车和医学等领域。与传统切削加工相比,高速切削加工能够提高生产效率,但对难加工材料而言,高速切削加工过程中的高切削温度和切削区域的剧烈摩擦会加快刀具磨损，刀-屑界面摩擦系数增大,影响表面加T.质量。高切削温度会导致主切削刃处应力及其温度梯度增大,刀具耐用度大为降低，与此同时，刀具的快速磨损严重制约了切削效率的提高。在高速切削加工过程中，刀-屑界面上的材料会紧密结合，外部的润滑液很难进人刀-屑界面,只能通过毛细渗透等方式到达摩擦副界面的边界区域。上述原因共同导致了刀具的快速磨损和工件表面加工质量差的问题.故为了提高刀具耐用;度和改善表面加T质量,可从改善切削区的摩擦润滑状况出发，优化刀具结构设计。

表面织构技术作为表面工程技术中的一种，近些年成为表面T程领域中的研究热点。所谓表面织构，是指通过电沉积、电火花、激光加工、光刻加T等方法在表面加王出不同几何参数和分布特征的微凹坑、微沟槽等阵列结构。通过表面织构技术,可以改变刀具表面的拓扑形态,同时设计合理的表面织构来改善切削加工过程中刀-屑界面的摩擦状况,从而减缓刀具磨损,这对切削加工而言具有极为深远的工程意义。目前，国内外众多学者已开展了表面织构化刀具在不同切削条件下切削性能的研究”,研究结果表明，通过在刀具表面加工出微织构，可有效改善刀-屑界面的摩擦学状态，从而减缓刀具磨损，提高表面质量和加T精度。

　　参考文献

[1]张克栋.基体表面织构化TiAlN涂层刀具的制备与应用的基础研究[D].山东大学,2017.

[2]邓海顺.织构化配流副摩擦润滑特性的理论与试验研究[D].南京航空航天大学,2013.