微织构刀具及其切削加工

本书结合作者多年来从事微织构刀具技术研究的成果撰写而成。在全面分析国内外刀具技术发展现状的基础上，着重论述微织构刀具、软涂层微织构刀具、基体表面织构化涂层刀具、多尺度表面织构刀具的设计理论、制备方法、力学性能、微观结构、切削性能及其减摩抗磨机理。本书兼顾理论和应用两方面，着眼于近期新的内容和动向，既有理论分析，又结合实际应用，反映了国内外微织构刀具的近期新成果。
本书可供切削理论和切削刀具等领域的技术人员和管理人员参考，也可作为科研人员、高等工科院校教师的科研参考书以及机械类专业研究生的教学参考书。

《21世纪优选制造技术丛书》序
前言
第1章 微织构刀具的理论基础 1
1.1 微织构刀具的概念 1
1.2 刀具表面微织构的制备方法 2
1.3 微织构刀具切削力的理论分析 6
1.4 微织构刀具切削温度的理论分析 9
1.5 软涂层微织构刀具的概念 11
1.6 软涂层对微织构刀具切削力和切削温度的影响 13
1.7 本章小结 13
第2章 微织构刀具的设计与制备 14
2.1 微织构刀具的设计 14
2.1.1 刀具表面微织构位置的确定 14
2.1.2 刀具表面微织构的结构设计 15
2.1.3 微织构结构设计的有限元建模 16
2.1.4 微织构结构参数的确定 18
2.2 硬质合金刀具表面微织构的激光加工 25
2.2.1 激光织构化技术原理 25
2.2.2 激光诱导刀具表面微织构的形成机制 28
2.2.3 硬质合金刀具表面微织构的制备 29
2.3 微织构对硬质合金刀具材料摩擦磨损特性的影响 30
2.3.1 试验方法 30
2.3.2 微织构硬质合金试样的摩擦磨损特性 32
2.4 微织构刀具的切削性能研究 41
2.4.1 试验方法 41
2.4.2 微织构刀具的切削性能 41
2.4.3 微织构刀具改善切削加工的作用机理 45
2.5 本章小结 47
第3章 软涂层微织构刀具的研究 49
3.1 软涂层材料与刀具基体材料的匹配研究 49
3.1.1 软涂层材料与基体材料的化学相容性分析 49
3.1.2 软涂层材料与基体材料的物理相容性分析 50
3.1.3 软涂层刀具的结构 56
3.2 刀具表面微织构的制备技术研究 56
3.2.1 刀具表面微织构的制备工艺 56
3.2.2 飞秒激光加工微织构的工艺参数优化 57
3.2.3 微织构刀具的制备 77
3.3 微织构表面软涂层的制备及性能研究 78
3.3.1 软涂层的制备工艺 78
3.3.2 WS2软涂层的性能测试方法 79
3.3.3 软涂层制备工艺参数的优化 81
3.3.4 软涂层微织构刀具的制备 97
3.4 软涂层微织构刀具的切削性能研究 99
3.4.1 试验方法 99
3.4.2 软涂层微织构刀具的切削性能 100
3.4.3 软涂层微织构刀具的作用机理 111
3.5 本章小结 113
第4章 基体表面织构化TiAlN涂层刀具的研究 115
4.1 基体表面织构化TiAlN涂层刀具的概念 115
4.2 TiAlN涂层刀具基体表面微纳织构的制备 118
4.2.1 TiAlN涂层刀具基体材料的确定 118
4.2.2 基体表面微纳织构的制备工艺 119
4.3 基体表面织构化对TiAlN涂层微观结构及力学性能的影响研究 132
4.3.1 基体表面织构化TiAlN涂层刀具的制备 132
4.3.2 TiAlN涂层性能测试方法 136
4.3.3 基体表面织构化对TiAlN涂层性能的影响 138
4.3.4 基体表面织构化提高TiAlN涂层结合强度的机理 152
4.4 基体表面织构化TiAlN涂层的摩擦磨损特性 163
4.4.1 试验方法 163
4.4.2 基体表面织构化对TiAlN涂层摩擦磨损性能的影响 166
4.5 基体表面织构化TiAlN涂层刀具的切削性能研究 182
4.5.1 试验方法 182
4.5.2 基体表面织构化TiAlN涂层刀具的切削性能 183
4.5.3 基体表面织构化改善TiAlN涂层刀具切削性能的机理 194
4.6 本章小结 197
第5章 多尺度表面织构陶瓷刀具的研究 199
5.1 多尺度表面织构陶瓷刀具的概念和设计思路 199
5.2 陶瓷刀具多尺度表面织构的制备工艺 201
5.2.1 纳秒激光诱导陶瓷刀具表面微织构的制备工艺 201
5.2.2 飞秒激光诱导陶瓷刀具表面纳织构的制备工艺 203
5.2.3 纳秒激光诱导陶瓷刀具表面微织构的工艺参数优化 204
5.2.4 飞秒激光诱导陶瓷刀具表面纳织构的工艺参数优化 218
5.3 多尺度表面织构陶瓷刀具的制备 227
5.3.1 表面织构陶瓷刀具制备 227
5.3.2 润滑剂的优选及其添加方式 228
5.4 多尺度表面织构陶瓷刀具的摩擦磨损特性研究 231
5.4.1 多尺度表面织构陶瓷刀具的摩擦磨损试验方案 231
5.4.2 微织构对陶瓷刀具材料表面摩擦磨损性能的影响 231
5.4.3 纳织构对陶瓷刀具材料表面摩擦磨损性能的影响 239
5.5 多尺度表面织构陶瓷刀具的切削性能研究 251
5.5.1 刀-屑接触界面的理论模型 251
5.5.2 试验方法 254
5.5.3 多尺度表面织构陶瓷刀具的切削性能及减摩机理 255
5.6 本章小结 268
参考文献 269