DLC涂层铣刀的切削性能与耐磨性试验研究

郑森伟 孙德红

(闽南理工学院 光电与机电工程学院， 福建 泉州 362700)

铝合金材料质量轻而耐用，是减轻机械零件重量和实行精密加工的合适材料。在多数铝合金零件精密加工过程中都需要用到一些加工油，而其液体废弃物容易导致环境污染问题。类金刚石(DLC)涂层膜的摩擦系数低，接近于0.01[1]。目前已经开发了多种DLC涂层刀具，有许多文献介绍了带有DLC涂层的刀具特性，但对铣刀特别是立式铣刀有关性能的研究文献还很少。有的研究[2]分析了DLC涂层刀具在铝合金干切削中的切削性能，但其切削试验是在大切削深度5 mm下进行的。从工业应用的角度看，对于DLC涂层刀具的磨损和寿命问题还需要进行更深入的研究。

本次研究，将通过干式切削加工铝合金板材试验，检测分析DLC涂层铣刀在不同工况下的加工特性和刀具磨损情况。

1 试验设计

1.1 材料与试验条件

工件材料为A2017-T351铝合金板，其厚度为10 mm，屈服强度为195 MPa，抗拉强度为355 MPa，杨氏模量为69 GPa。分别采用上切和下切的切削方式，干式切削加工铝合金板。铣刀涂层为DLC涂层膜，刀具材料为高速钢基体，槽数为2个，外径为20 mm，叶片轴向长度分别为40、38 mm，前角分别为10°和12°，间隙角分别为18°和16°。主要以工况4来检测刀具寿命，其切割距离较长，为100 m。无DLC涂层的刀具，选用具有相同外径的商用立式铣刀(见表1)。

1.2 试验装置与参数测量

刀具坐标系如图1所示，Y轴方向为进给方向，X轴方向为切削力方向，Z轴方向为切削力法向。采用三分量测力计Kistel9255B测量切削力，通过光学显微镜、数码相机和XY进给设备对刀具侧面(齿面)磨损宽度进行测量[3]。……