车削刀具种类

长三角G60激光联盟导读

据悉，伊朗阿米尔卡比尔理工大学研究人员发表了对含碳纳米管（CNT）的纳米流体润滑对7075铝合金车削过程中织构刀具性能影响的实验研究，该研究以“Experimental study on the effect of CNT-enriched nanofluid lubrication on the performance of textured cutting tool in the turning of aluminum 7075 alloy”为题发表在《Scientific Reports》上。

阿米尔卡比尔理工大学研究了在车削7075铝合金的过程中，刀具表面织构加工和使用富含 CNT 的纳米流体润滑对硬质合金刀具切削性能的影响。7075铝合金具有优异的性能，包括高耐腐蚀性、良好的强度重量比和成型性，因此被广泛应用于各行各业。

图1:硬质合金刀具前刀面微织构的SEM图像。

然而，这种合金往往会在刀具切削刃处粘附加工材料在切削刀具上，这种情况会迅速降低刀具的切削能力，从而对加工过程产生不利影响。

图2:微槽的横截面轮廓。

以往的研究提出了不同的解决方案，但目前的研究侧重于采用两种最有效的方法来尽量减少粘附现象。第一种方法是通过在刀具前角面上创建织构图案来改变接触区域，第二种方法是利用富含CNT的纳米流体润滑来减少刀具/工件界面的摩擦。

图3: 进行切削试验时使用的配置。

研究人员在前刀面上制作了各种类型的表面织构，并进行了实验测试，以确定最有效的织构。研究结果表明，在富含 CNT 的纳米流体润滑下，使用带有垂直于切屑流动方向的微凹槽的织构刀具可显著降低主切削力、刃口粘附和表面粗糙度。与干车削条件相比，降低幅度分别高达 32%、37% 和 19%。

图4：不同刀具的刃口高度。

总之，本研究结果表明，在车削工具的前刀面上创建适当的微织构可显著提高7075铝合金的加工性能。此外，使用 CNT 纳米流体润滑还能降低切削力、减小堆积刃尺寸并改善表面粗糙度，从而进一步提高车削加工性能。这些结果凸显了表面织构和富含 CNT 的纳米流体润滑的应用潜力，是优化切削过程和改善加工效果的有效策略。

图5：不同润滑条件下的主切削力与切削速度的关系。

在未来的研究中，研究超声波探针均质机在车削过程中的在线应用将有助于提高纳米流体的稳定性。这可以在润滑过程中提供更多的控制和一致性，从而进一步改善切削性能。

论文链接：

Khani, S. Experimental study on the effect of CNT-enriched nanofluid lubrication on the performance of textured cutting tool in the turning of aluminum 7075 alloy. Sci Rep 13, 22584 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-48796-w

相关文章链接：

N., S.N., N., B., B. N., V.H. et al. Performance of Cutting Tool with Cross-Chevron Surface Texture Filled with Green Synthesized Aluminium Oxide Nanoparticles. Sci Rep 9, 17803 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-54346-0

Selvam, R., Subramanian, M., Diviya, M. et al. Effect of silicon carbide on kerf convergence and irregularity of the surface during abrasive water jet machining of fiber-metal hybrid composites. Sci Rep 13, 17391 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-44334-w

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