外文翻譯--刀具與夾具.doc

刀具與夾具切削加工及刀具是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝，是制造業(yè)重要工業(yè)部門如汽車工業(yè)、家電制造業(yè)、航空航天、能源工業(yè)、模具工業(yè)等發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)代切削技術(shù)經(jīng)過近百年的快速發(fā)展，到20世紀(jì)末，隨著數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具材料、涂層技術(shù)等制造技術(shù)的全面進(jìn)步，達(dá)到了新的水平，使切削加工進(jìn)入了高速切削的新階段，其主要技術(shù)特征表現(xiàn)為切削速度有510倍的提高。高速切削技術(shù)的出現(xiàn)，對制造領(lǐng)域又提出了高要求。一是機(jī)床本身剛性、精度高，二是裝夾系統(tǒng)剛性、精度高。三是刀具的材料性能和加工精度要高。四是冷卻效果要好。隨著切削技術(shù)的發(fā)展，對刀具材料的要求在不斷提高，以高性能刀具材料取代低性能刀具材料，且應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大已成為趨勢。如細(xì)顆粒硬質(zhì)合金代替高速鋼，陶瓷、金屬陶瓷等又取代硬質(zhì)合金，甚至用于流水線生產(chǎn)。PCD、CBN超硬材料的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。采用涂層技術(shù)改變刀具性能的應(yīng)用越來越廣。材料行業(yè)通過新的復(fù)合材料，適應(yīng)不同的加工條件，體現(xiàn)出更好的性能。正是各種刀具材料和切削技術(shù)的全面發(fā)展，使切削加工的不同領(lǐng)域,不同工序的效率和總體切削水平有了顯著提高，開創(chuàng)了切削加工的新階段，為制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。由于Ti(C，N)金屬陶瓷具有更高的熱硬度、更好的抗氧化性和抗高溫蠕變能力，因此被廣泛用做刀具材料。Ti(C，N)金屬陶瓷刀具材料的主要原料是鈦，鈦在地球上的貯量為傳統(tǒng)的WC基硬質(zhì)合金刀具材料的主要原料W的70倍，具有極大的成本和資源優(yōu)勢。因此，Ti(C，N)金屬陶瓷成為近期各國研究的主要刀具新材料之一。基于超細(xì)WC基硬質(zhì)合金的使用現(xiàn)狀及Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展概況、研究進(jìn)展，本文采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、電子探針(EPMA)、熱等靜壓燒結(jié)爐(HIP)、低壓燒結(jié)爐(SH)等對高性能超細(xì)Ti(C，N)金屬陶瓷刀具材料進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先針對國內(nèi)外在研究細(xì)顆粒Ti(C，N)金屬陶瓷遇到的原料氧含量高，難以獲得優(yōu)質(zhì)細(xì)顆粒Ti(C，N)金屬陶瓷的現(xiàn)狀，分析了超細(xì)原料中氧含量高的原因。用市購平均粒度0.13m的TiC_(0.7)N_(0.3)粉末，通過H_2還原爐處理或真空爐處理，獲得了平均粒度小于0.2m、氧含量低于0.3wt的優(yōu)質(zhì)超細(xì)TiCa.No.3原料。在普通金屬陶瓷的工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了MoZC,WC,TaC等添加成分對TiCa_No.3超細(xì)合金性能的影響。針對超細(xì)原料比表面積大、活性高、易于團(tuán)聚等特點(diǎn)，優(yōu)化了制備超細(xì)金屬陶瓷混合料的球磨工藝參數(shù)；采用合適的分散劑改善料漿的粘滯性，使超細(xì)顆粒表面為活性分子層包圍，獲得好的研磨效果。研究表明，超細(xì)金屬陶瓷在9000C以下的低溫狀態(tài)發(fā)生了較普通金屬陶瓷激烈得多的固相擴(kuò)散反應(yīng)，這是使超細(xì)金屬陶瓷芯、環(huán)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的原因之一；在9000C-12300C之間的反應(yīng)較平緩，但從晶格常數(shù)的變化看，其反應(yīng)的程度卻比普通金屬陶瓷的高；在12300C以后，反應(yīng)又開始激烈，并出現(xiàn)了脫氮反應(yīng)。與不加粘結(jié)相的超細(xì)混合料的對比研究發(fā)現(xiàn)，在較高溫度時粘結(jié)相對物相的演變起了重要作用，這些研究結(jié)果為制定有效的燒結(jié)工藝提供了依據(jù)。根據(jù)超細(xì)金屬陶瓷物相的演變規(guī)律，修改了常規(guī)燒結(jié)普通金屬陶瓷的工藝路線。由于超細(xì)金屬陶瓷液相的提前出現(xiàn)，必須在較低的溫度下延長燒結(jié)時間以脫除有害的吸附物和低熔點(diǎn)揮發(fā)物。在未發(fā)生脫氮反應(yīng)之前，采取充氮?dú)獾霓k法進(jìn)行燒結(jié)。由于金屬陶瓷中液相的流動變得困難，必須采取加壓燒結(jié)，以消除孔隙，提高超細(xì)金屬陶瓷的性能。對超細(xì)金屬陶瓷的斷口進(jìn)行了分析。統(tǒng)計(jì)分析表明，超細(xì)金屬陶瓷的斷裂源主要為孔隙，同時還有少量的Ni池等。應(yīng)用鈴木壽的強(qiáng)度理論，計(jì)算出超細(xì)金屬陶瓷的本征強(qiáng)度為5000MPa，比實(shí)測值高得多。分析表明，主要是孔隙等缺陷造成了強(qiáng)度下降，并指出，降低孔隙、Ni池等缺陷將有利于金屬陶瓷強(qiáng)度的提高。用高分辨率透射電鏡分析了超細(xì)金屬陶瓷和普通金屬陶瓷的微觀組織結(jié)構(gòu)。兩種金屬陶瓷的組成相是一樣的，主要由(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)固溶體和Co(Ni)固溶體構(gòu)成，(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)固溶體是硬質(zhì)相，Co(Ni)固溶體是粘結(jié)相。Co(Ni)粘結(jié)相中有納米硬質(zhì)相析出。超細(xì)金屬陶瓷的硬質(zhì)相中有位錯也有孿晶，最后，將制得的超細(xì)金屬陶瓷刀具同市售的普通金屬陶瓷、日本超細(xì)金屬陶瓷及WC基硬質(zhì)合金P10作了對比切削試驗(yàn)。結(jié)果表明，超細(xì)NT6B金屬陶瓷的切削壽命最長，其壽命超過了日本NX2525，是普通市售金屬陶瓷壽命和WC基硬質(zhì)合的2-3倍。刀具的切削力最小，被加工材料的表面光潔度最高。ToolAndFirtureCuttingoperationandcuttingtoolsisboththebasisofmanufacturingindustryandthecriticaltechniquethatinfluencesthedevelopmentoftheimportantfieldsofmanufacturingindustrysuchasautomobiles,householdappliances,aerospace,energyanddie-making.Afteraround100yearsrapiddevelopmentwiththeadvancementinCNCmachine.CNCsystem,toolmaterialsandcoatingtechnology,etc.,moderncuttingtechniqueshasenteredintoanewstageofhigh-speedcuttingwhichischaracterizedby510timesincreaseofcuttingspeed.Withtheintroductionofhigh-speedcutting,thehigherrequirementsformanufacturingindustryispresented.Firstishighrigidityandaccuracyofthemachineitself；Secondthehighrigidityandaccuracyoftheclampingsystem；Thirdthegoodpropertiesoftoolmaterialsandhighmachiningaccuracy；andthelast,goodcoolingeffect.Withthedevelopmentofcuttingtechnique,therequirementsfortoolmaterialisincreasing.Thetraditionaltendstobereplacedbymaterialbymaterialwithbetterperformaceandtobewidelyused.Forexample,high-speedsteelistobereplacedbyfine-graincementedcarbide,cementedcarbidetobereplacedbyceramic.Thisispracticalevenformassproduction.TheapplicationofPCD,CBEsuper-hardiscontinouslyincreased.Coatingtechnologyiswidelyusedtoimprovetheperformanceoftools.Inmaterialindustrynewcompositematerialisappliedrelativetodifferentcuttingoperationstogetbetterperformance.Thankstothedevelopmentinbothtoolmaterialandcuttingtechnology,theefficiencyofdifferentfieldsoscuttingoperationanddifferentworkingprocedureofcuttingoperationandthegeneralcuttingtechnologyaswellaresubstantiallyimproved；thecuttingoperationhasenteredintoanewstage；asolidfoundationhasbeenlaidforthedevelopmentasmanufacturingindustryandmanufacturingtechnique.Solidcementedcarbidehigh-accuracysurfacebroachingtoolisdevelopedformachiningthegroovesonthevanesofair-condetionercompressorinthisstudy,whichrepresentingthedevelopingorientationofcurrenttoolmaterialsandtools.Ti(C,N)-basedcermetshavebeenwidelyusedasthetoolmaterialsbecauseofitshigherredhardness,betterresistancetooxidation,andbetterresistancetocreepathightemperature.ThekeyalloyingelementusedinTi(C,N)-basedcermetstoolmaterialsistitaniumthathasabout70timesstorageintheearththantungsten,henceTi(C,N)-basedcermetsshowgreatadvantageincostandresourcesmorethanthatofthetraditionalWC-basedcementedcarbideandbecomeoneofthenewandmaintoolmaterialswhichhavebeingdevelopedintheglobe.Basedonareviewoftheultra-fineVtC-basedcementedcarbidebeingusedincuttingtoolmaterials,anddevelopmentandprogressofTi(C,N)-basedcermetstoolmaterials,ahigh-performanceultra-fineTi(C,N)-basedcementedcarbidehasbeenstudiedsystematicallyinthisdissertationusingallkindsofapparatussuchasX-raydiffractometer(XRD),scanningelectronmicroscope(SEM),transmissionelectronmicroscope(TEM),electronprobe(EPMA),hotisostaticpressmachine(HIP),low-pressuresinteringmachine(SH),etc.Atfirst,thereasonwhyoxygencontentishighinrawmaterialhasbeendeeplyanalyzedinordertosurmountthecruxthathigh-performancecermetscontainingultra-fineparticlesTi(C,N)ishardtoobtainduetothehighcontentofoxygeninrawmaterials,thenahigh-performancerawTi(C,N)powderwhichaveragesizeofparticleTiCo.7N0.3islessthan0.2umandoxygencontentislowerthan0.3wt%hasbeenpreparedadoptingtheconventionalTiCo.7powderwhichaveragesizeis0.13),mbymeansofatreatmentinvacuumfurnaceorinhydrogen-deoxidizationfurnace.Onthebasisofcommonproductionprocessofcermet,theeffectofadditionsuchasMoZC,WC,TaConthepropertiesoftheultra-finecermethasbeenfurtherinvestigated.Consideringthattheultra-fineparticlefeatureshighspecificsurface,highactivityandbeingeasytopileup,thetechnologyofwetballmillingfortheultra-finepowderhasbeenoptimizedandacertaindispersantisadoptedtoimprovethestickinessoftheslurrysothattheultra-finegrainscanbecoveredbyalayerofactivematerial,thusleadingtoexcellentmillingbehavior.Theresultsinvestigatedindicatethattheultra-finecermetwouldhavemuchmoreabilitytooccu