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论文推荐 | 贵州省高等学校先进装备与智能制造工程研究中心：微纳织构涂层刀具切削性能研究进展

2024-07-24 科技资讯

Progress on Cutting Performance of Micro-nano Texture Coated Tools

微纳织构涂层刀具切削性能研究进展

本文为贵州省高等学校先进装备与智能制造工程研究中心撰写发表在《中国表面工程》2024年第37卷第2期的综述论文，题为“微纳织构涂层刀具切削性能研究进展”。

刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题。随着现代制造业的发展，钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用。但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点，在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等问题，严重缩短了刀具的服役寿命。通过表面织构技术和表面涂层技术在刀具切削表面置入微纳织构和涂层可以显著改善切削性能；特别是在减小刀具磨损、降低切削力、切削温度以及刀-屑接触界面摩擦因数等方面具有显著效果。

贵州大学和贵州理工学院联合撰写在《中国表面工程》2024年第2期发表综述论文《微纳织构涂层刀具切削性能研究进展》，系统概述微纳织构涂层刀具的作用机理、切削性能以及应用领域，对微纳织构涂层刀具后续发展有重要推动意义。首先，介绍微纳织构涂层刀具的制备方式。其次，分析总结微纳织构涂层刀具的作用机理，并从抗磨损性、抗粘结性和刀具寿命三个方面总结微纳织构涂层刀具的自身性能。随后，从切削力、切削温度、刀-屑接触处的摩擦因数三个方面总结微纳织构涂层刀具的切削性能。最后对微纳织构涂层刀具在现代制造业中的应用进行阐述。提出在刀具切削表面同时置入微纳织构和涂层的当前研究现状以及未来发展方向。

引用格式

田初春，蒋宏婉*，袁森，邓静，岳熙. 微纳织构涂层刀具切削性能研究进展[J]. 中国表面工程，2024，37(2)：137-160.

TIAN Chuchun, JIANG Hongwan, YUAN Sen, DENG Jing, YUE Xi. Progress on Cutting Performance of Micro-nano Texture Coated Tools[J]. China Surface Engineering, 2024, 37(2): 137-160.

论文创新点

本文分析总结了微纳织构涂层刀具的相关内容，包括微纳织构涂层刀具的作用机理、微纳织构涂层刀具的自身性能以及切削性能，并分析影响机制；总结微纳织构涂层刀具目前应用领域，并对微纳织构涂层刀具现阶段研究进行总结、对未来发展方向进行展望，为微纳织构涂层刀具后续研究提供参考价值。

重要结论

微纳织构涂层刀具的制备技术包括表面涂层制备技术和表面织构制备技术，表面涂层技术相对完善，已经形成较为完善的理论体系；而表面织构技术主要有激光加工、聚焦离子束加工、电火花加工、微喷砂加工等技术，其中激光加工技术是国内外使用最广泛的加工技术。

微纳织构涂层刀具的作用机理包括微纳织构对涂层附着性能的影响、微纳织构复合涂层对润滑效果的影响、微纳织构涂层刀具可以减小刀-屑接触长度，从而减小刀具的磨损，延长刀具寿命。

微纳织构涂层刀具由于微纳织构可以减少刀-屑的接触长度、捕捉切削过程中产生的磨损颗粒；同时可以储存润滑液，改善润滑效果，从而减少刀具的磨粒磨损以及粘结磨损，提高刀具的抗磨损性能以及抗粘结性能，使得刀具具有更长的服役寿命。

微纳织构可以储存润滑剂，在切削过程中，在刀-屑接触界面形成剪切强度较低的润滑膜，可改善润滑效果；同时，刀具表面的微纳织构可减少刀屑的接触长度，使得微纳织构涂层刀具相较于其他常规刀具能够更显著地降低切削力、切削温度和刀-屑接触界面的摩擦因数。切削力的降低还与硬涂层本身性能有关，涂层自身具有更好的粘合强度，良好的表面粗糙度和更小的摩擦因数也是切削力减小的因素；而切削温度的降低还与微纳织构的存在一定程度上增加了刀具的散热面积，能够加速刀具表面温度与空气中的热对流速度有关。此外，微纳织构涂层刀具在切削过程中刀具切屑间的摩擦因数与切削力有着相同的变化趋势，并且切削过程中微纳织构涂层刀具摩擦因数的减小，还与微纳织构和涂层改变摩擦接触形式及两者存在自润滑性有关。