介绍了微喷砂表面处理技术进展及工作原理,分析了微喷砂处理对涂层刀具表面完整性、切削性能的影响。研究发现,微喷砂能够改善涂层刀具表面的粗糙度并提高涂层表面的残余压应力,进而提升刀具的切削性能并延长使用寿命。总结了微喷砂表面处理技术对涂层刀具表面的影响,并且对微喷砂表面处理技术进行了展望。研究结果为涂层刀具的表面处理和绿色智能制造提供了参考。

采用干切削加工是修复环网柜接线套管表面烧蚀、裂痕的一种有效方法。利用单因素试验研究切削用量在未涂层、TiAlCrN涂层和TiAlSiN涂层刀具下对切削力的影响规律。在单因素试验的基础上运用Box-Behnken中心组合试验方法,采用性能最优的TiAlSiN涂层刀具对环网柜接线套管切削工作参数进行试验研究,以切削速度、进给量和背吃刀量为试验因素,以刀具切向力、轴向力、径向力为试验指标进行三因素三水平二次旋转回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析各切削工艺参数对切削性能的影响,并对试验因素进行综合优化。试验结果表明影响切削力显著顺序为背吃刀量>进给量>切削速度;最优参数组合为切削速度94.589 m/min、进给量0.097 mm/r、背吃刀量0.501 mm,此时刀具切向力为11.75 N、轴向力为34.80 N、径向力为19.53 N;验证试验结果与理论优化值基本吻合。

为了探究阶梯状微织构在刀具表面存在的作用及其相关机理,并获取最优的织构参数,利用激光加工设备在硬质合金刀具表面加工出不同参数的凹坑织构,利用摩擦磨损试验机进行销盘式摩擦磨损实验,并通过车床进行了切削铝合金的实验。结果表明,当刀具表面凹坑织构的直径为65μm、凹坑深度为15μm时,与无织构表面相比,具有凹坑织构表面的摩擦系数降低了43.5%,与硬质合金相对磨的铝合金销的磨损量减小了40.2%,在切削加工中具有织构纹理的刀具的主切削力降低了10.4%。从上述结果来看,刀具表面的阶梯状微织构能够有效起到减摩降磨的作用,同时改变切屑类型,大幅提升刀具的使用寿命。

针对GH4169高温合金加工过程切削温度高、刀具磨损严重、加工表面质量不高等问题,在刀具前刀面设计微沟槽以改变刀-屑摩擦状态,增大散热面积,改善刀具切削性能及已加工面表层残余应力分布。通过正交试验法研究刀具微沟槽形状、沟槽深度、刀具前角3个参数对刀具切削性能及已加工面表层残余应力分布的综合影响,优化刀具微沟槽参数及前角大小。综合试验结果及GH4169高温合金材料特性,优化后刀具参数可选取矩形微沟槽,沟槽深度4μm、刀具前角10°。

通过摩擦磨损试验初定表面微织构参数,在此基础上制备了沟槽型微织构,并对TC4钛合金进行了正交切削试验,优化了微织构参数,研究了微织构深度、宽度与间距在有切削液润滑下对YG8刀具切削性能的影响。试验结果表明:表面微织构对于切削力影响不大,但可明显减小进给抗力,因而降低摩擦因数,改善刀屑间的摩擦状况,减缓刀片表面磨损。最多可降低19. 20%的摩擦因数并降低31. 8%的后刀面磨损。后刀面加工表面微织构会降低刀刃附近强度,造成更大的磨损。

为获得切削性能优异的镍基高温合金专用切削刀具,采用有限元仿真和切削试验研究车刀前、后刀面直线型织构凹槽的织构角度、凹槽间距和凹槽宽度对镍基高温合金GH4169切削过程中切削力和切削温度的影响规律。仿真结果表明:前刀面织构能降低刀具切削力和切削温度;与织构间距和凹槽宽度相比,凹槽织构的角度对刀具切削力和切削温度的影响更显著;当在刀具前刀面平行主切削刃建立凹槽状织构,织构间距60μm、凹槽宽度20μm时,切削力较低,切削温度最低。同时,切削试验显示平行于切削刃的织构刀具耐磨损性能和切削寿命均最好。织构刀具的工作寿命相比于无织构刀具提升了66.7%。

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后，陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量，进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中，分别针对无微织构和三种不同形状，不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明，具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具，过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时．与切削刃平行的横向微织枸陶瓷刀具的切削性能最好，即该表面微织构的减摩效果最明显。

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性，已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。文中通过一系列工艺实验，指出聚晶金刚石刀具是加工玻璃纤维复合材料的最适用刀具材料，并绘制了合理的工艺参数。

针对小铣刀铣刃沟的加工质量，介绍了夹具、沟槽截形、铣沟刀的改进方法，使其有更好的切削性能。

以立方氮化硼（CBN）刀具为研究对象,简要介绍了CBN材料物理机械性能,以及其具有的硬度高、稳定性好、耐磨、加工质量高等优势,阐述了CBN刀具在现代机械加工中的应用,并提出我国机械行业CBN刀具在切削加工中的应用及发展。