论文摘要
本课题目的是研究磷化加纳米K2Ti4O9晶须增强型固体润滑涂层涂覆在高速钢刀具上利用超精密车床进行车削加工切削性能。实验过程使用SB-CNC型超精密数控车床进行切削加工,9257B型数据记录分析仪器进行车削三向力测量,HiSpec型高速摄影机记录切屑变形过程,JSM-7001F型扫描电子显微镜进行显微组织结构分析,HCC-24型电脑涂层厚度测量仪进行磷化膜厚度检测,UMT-2型摩擦试验机进行摩擦学性能测试,WS-2000型划痕试验机进行膜层与基体结合力测试。目前切削加工使用硬质合金刀片非常普及,设想把固体润滑涂层涂覆于硬质合金刀片上,进行不用冷却液的干切削,可避免使用冷却液带来的种种弊端,还可以大大延长刀片的使用寿命,获得可观的经济效益和社会效益,但实际应用时涂层难以和硬质合金相融合,表面易产生脆皮、脱落,因此本课题把经过磷化加纳米K2Ti4O9晶须增强型固体润滑涂层涂覆于高速钢刀具上,使用有涂层的高速钢刀具、无涂层的高速钢刀具,通过在超精密车床上车削加工,改变切削三个要素:切削速度、背吃刀量、进给量,分别在干切削、煤油冷却两种切削状态下测量,由三向测力仪准确测量出X、Y、Z三个方向切削力的大小,测量刀具后刀面的磨损量、测量被加工工件的粗糙度、采用EDAX进行成份分析,利用高速摄影机记录铁屑的成形过程,探讨切削加工机理,比较得出磷化加纳米K2Ti4O9晶须增强型固体润滑涂层具有优异的润滑效果,希望取得一定经验数据后再做深入研究。本次试验研究得出以下结论:（1）耐磨复合磷化液的最佳组成和工艺条件:Zn（NO3）220g/L,马日夫盐60g/L、Mn（NO3）215g/L、Ni（NO3）22g/L、Ca（NO3）22g/L、酒石酸1g/L、少量添加剂,温度60～70℃,时间10～15min。磷化前的表面调整有利于细化磷化膜结构和耐磨性的提高。（2）把少量的钛酸钾晶须加入石墨—二硫化钼系粘结固体润滑膜中,提高了固体润滑膜在基体表面的附着强度,增强固体润滑膜的强度,从而使其摩擦系数减小（约为0.1）,耐磨寿命显著提高。未添加钛酸钾晶须试样的磨损表面较粗糙,磨痕较深,添加钛酸钾晶须试样的磨损表面较光滑,磨痕较浅。当膜厚在0-20μm范围内时,结合力随膜厚增大而增大。当超过这一范围随膜厚增加而下降。膜层厚度为20μm时,粘接固体润滑膜与基体的结合力约为5.32N。（3）磷化作为粘接固体润滑膜的前处理对于提高固体润滑性能有明显作用。经过磷化处理后再喷涂固体润滑剂,摩擦系数较为平稳,持久性好。磷化膜有效增大了喷涂固体润滑涂层和基体的接触面积,增大了涂层和基体的结合力（从5.32N提高到11.28N）,故提高了涂层的稳定性和持久性。（4）耐磨复合磷化后喷涂固体润滑剂在高速钢刀具上,通过实际切削比较,取得明显的效果,减少了摩擦磨损,提高了使用寿命。（5）高速钢刀具固体润滑涂层可以改善切削过程的自润滑条件,可大大提高刀具的切削性能,其效果优于切削液。应用涂层刀具可降低切削力,提高工件加工表面质量。
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