选用PVD-TiAlN+TiN复合涂层硬质合金刀具高速铣削高强钢AISI4340,探讨了铣削参数对后刀面磨损的影响,并分析了加工成本。通过响应优化器得到具有95%置信度的理论最佳加工参数,采用Gilbert方法计算了加工成本,验证了该涂层刀具在高速铣削AISI4340时的经济可行性。结果表明,切削速度对后刀面磨损的影响最为显著,径向切深没有统计上的显著性,但径向切深在1~3mm时,后刀面磨损随径向切深的增加而增加。PVD-TiAlN+TiN复合涂层硬质合金刀具高速铣削AISI4340钢在最佳切削参数vc=350m/min,fz=0.03mm/z,ap=0.6mm,ae=4mm条件下的刀具寿命为31.30min,估计加工成本为17.35。该研究对高强钢的高效低成本加工具有指导意义。

选用PVD—TiAlN-TiN硬质合金涂层刀具,进行高速干铣削AISI4340高强钢正交试验,研究铣削力及加工表面粗糙度随切削参数的变化,并建立铣削力及加工表面粗糙度与切削参数之间的经验模型。分析结果表明每齿进给量和铣削速度对主切削力Fz影响较大,径向切削深度对加工表面粗糙度Ra影响较小。建立的铣削力及加工表面粗糙度经验模型,经过检验,相对误差较小。涂层刀具高速铣削AISI4340钢时,采用较小的轴向切削深度和每齿进给量以及较大的铣削速度和径向切削深度有利于得到较小的铣削力和加工表面粗糙度。

针对AISI 4340高强钢加工质量较差的问题,采用硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,研究切削参数对加工表面硬化和残余应力的影响。结果表明：铣削速度对加工表面硬化程度和硬化层深度影响最大,且随着铣削速度的增加,加工表面硬度值减小,硬化层深度逐渐减小;加工表面在进给、切削以及45°方向均产生残余压应力,铣削速度和每齿进给量对残余应力的影响较大;在vc=400～500 m/min,fz=0.03～0.06 mm/齿,ap=0.2～0.3 mm,ae=3～4 mm的切削条件加工时,可以获得较小的加工表面硬化程度和较大的表面残余压应力。该结果对高强度钢类零部件的生产具有理论指导意义。