硬态车削淬硬钢切屑形成机理及表面完整性研究硬态车削也称“以车代磨”,是指把淬硬钢的车削作为最终精加工工序的工艺方法。
一般情况下,淬硬钢工件的粗加工是在淬火前进行的,淬火后进行磨削精加工。
但磨削加工成本高、效率低。
随着高硬刀具材料和相关技术的发展,可以采用PCBN刀具、陶瓷刀具或新型硬质合金刀具在车床或车削加工中心对淬硬钢进行车削,其加工质量也可以达到精磨的水平。
本文针对硬态车削典型淬硬模具钢H13和Cr12MoV材料,采用仿真-理论和实验相结合方法,借助有限元软件Advantedge FEM和微观形貌检测手段,系统研究了硬态车削切屑形成机理及其加工表面完整性,为优化切削参数、提高刀具寿命和模具钢表面质量提供了理论支撑。
本文选用的陶瓷刀具
（Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>）进行硬态车削过程仿真,分析不同切削参数对切屑形态,切削力和切削温度的影响规律,基于对车削过程中的应变、应变率、最大剪应力以及切削力的分析,深入研究了硬态车削切屑形成机理,明确了形成锯齿状切屑的切削参数与条件;借助切屑最大厚度及其锯齿形切屑连续部分的高度参数,对切屑锯齿化程度进行了定量表征,阐明了锯齿状切屑的形成机理,研究了各切削参数（切削速度v,进给量f,背吃刀量ap）对切屑锯齿化程度的影响规律;通过有限元仿真分析了硬态车削切屑的形成过程,通过分析切削过程中的应变率云图,对切屑过程中切屑的变形过程进行了研究。
本文中通过硬态车削实验,验证了有限元仿真的可靠性,采用超景深显微镜观察了硬态车削中切屑的微观形貌,对硬态车削切屑形成的微观机理进行了分析;锯齿状切屑的产生是由于材料发生了塑性失稳。
对已加工表面进行表面完整性的
研究,对硬态车削表面残余应力进行了仿真研究,比较了车削H13钢和Cr12MoV 钢表面残余应力的分布及应力大小,得到了不同切削速度、进给量和背吃刀量对残余应力的影响规律:其中进给量对切屑形态影响最大,切削速度次之。
对残余应力影响最大的是材料自身的性能,切削参数中进给量对残余应力的影响最大,测量了表面粗糙度值和表面硬度,观察了表面微观形貌,研究分析了切削速度,进给量,背吃刀量对表面完整性的影响规律。