金刚石涂层刀具加工石墨的切削性能

陈守峰; 王成勇; 郑李娟; 周玉海; 余新伟; 李文红

doi:10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0012

金刚石涂层刀具加工石墨的切削性能

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0012

1. 广东工业大学机电工程学院, 广州 510000;
2. 广州铁路职业技术学院机电工程学院, 广州 510430;
3. 深圳市石金科技股份有限公司, 广东深圳 518101

基金项目:

广东省科技计划(2017B090913005)。

广东省重点领域研发计划(2020B090924005)

NSFC-广东省联合基金(U1201245)

详细信息

作者简介:
陈守峰,男,1992年生,硕士研究生。主要研究方向：机械制造。E-mail:2603195992@qq.com

通讯作者:
王成勇,男,1964年生,教授、博士生导师。主要研究方向：难加工材料的高速高效精密超精密加工理论、工艺、刀具与装备技术。E-mail:112050772@qq.com

中图分类号: TQ164;TG58;TG71
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出版历程
- 修回日期: 2021-06-01
- 刊出日期: 2021-10-28

Cutting performance of diamond coated tools for machining graphite

1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510000, China;
2. College of Mechanical and Electrical Engineering, Guangzhou Railway Vocational and Technical College, Guangzhou 510430, China;
3. Shenzhen Shijin Technology Co., Ltd., Shenzhen 518101, Guangdong, China

摘要

摘要: 为充分对比不同类型金刚石涂层刀具的切削性能，定制几种不同类型金刚石涂层刀具进行等静压石墨切削加工，并与WC硬质合金刀具和TiAlN涂层刀具的切削情况对比，分析不同类型金刚石涂层刀具的涂层形貌、切削寿命、加工后的表面质量以及切削力。结果表明：制备的金刚石涂层刀具的涂层形貌主要为纳米晶和微晶，其寿命是硬质合金和TiAlN涂层刀具的10倍以上，且几种不同类型的金刚石涂层刀具寿命差异较小；金刚石涂层表面的晶粒细化可以降低加工表面的粗糙度和切削力，涂层脱落是金刚石刀具的主要磨损形式。
- 等静压石墨 /
- 刀具寿命 /
- 切削力 /
- 表面质量 /
- 金刚石涂层
Abstract: To compare the cutting performance of different types of diamond coated tools, a variety of tools with different diamond coated materials were selected for the machining of graphite materials, and WC cemented carbide tool and TiAlN coated tools were used for comparison.The cutting life, coating morphology, surface quality and cutting force of different diamond coated tools were analyzed.The results show that the coating morphologies of diamond coated tools are mainly nanocrystalline and microcrystalline.The cutting life of diamond coated tools is more than ten times that of cemented carbide and TiAlN coated tools.The cutting life of several different types of diamond coated tools has little difference.However, the refinement of diamond coated surface grains can reduce surface roughness and the cutting force.Coating falling off is the main wear form of diamond tools.
- isostatic pressing graphite /
- tool life /
- cutting force /
- surface quality /
- diamond coating

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图 1 试验平台Experimentalplatform b 原理图Schematicdiagram图1 石墨加工示意图Fig.1Schematicofgraphiteprocessing

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图 2 端齿磨损Endbladewear b 周刃磨损Sideedgewear图2 后刀面磨损示意图Fig.2Schematicofflankwear

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图 3 DF1 b DF2 c DF3 d DF4图3 不同类型金刚石涂层截面形貌Fig.3Crosssectionmorphologyofdifferentdiamondcoatings

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图 4 DF1 b DF2 c DF3 d DF4图4 不同类型金刚石薄膜表面形貌及能谱Fig.4Surfacemorphologyandenergyspectrumofdifferenttypesofdiamondfilms

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图 5 不同材料涂层刀具周刃磨损曲线

Figure 5. Side edge wear curve of coated tools with different materials

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图 6 不同材料涂层刀具端齿磨损曲线

Figure 6. End blade wear of tools coated with different materials

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图 7 d=209μm b W=133μm c d=156μm d W=104μm e d=228μm f W=106μm g d=212μm h W=113μm图7 不同类型金刚石涂层刀具端齿和周刃磨损Fig.7Endbladewearandflankwearoftoolscoatedwithdifferentmaterials

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图 8 表面粗糙度随切削距离变化曲线

Figure 8. Variation curve of surface roughness with cutting distance

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图 9 切削力随切削距离变化曲线

Figure 9. Variation curve of cutting force with cutting distance

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图 10 DF1刀具磨损形貌

Figure 10. Tool wear morphology with DF1 diamond film

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图 11 DF2刀具磨损形貌

Figure 11. Tool wear morphology with DF2 diamond film

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表 1 石墨材料参数

Table 1. Properties of graphite materials

表 2 铣刀参数

Table 2. Parameter of cutting tool