项目名称: 多元多尺度仿生自修复刀具及其增效机理研究

项目编号: No.51475222

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 李彬

作者单位: 洛阳理工学院

项目金额: 80万元

中文摘要: 本项目将多元多尺度与仿生自修复理论用于涂层刀具的系统设计和摩擦学设计中,根据实际的润滑工况,合理设计刀具的结构与材料,配合润滑剂中的微纳米自修复颗粒,在优化的工艺条件下,有望实现刀具的磨损随着不同加工参数而实时修复,最大限度的提高切削刀具的寿命和加工效率。以加工中的高端涂层刀具设计与制备、微观结构、微纳米颗粒自修复、摩擦磨损、切削特性等为研究对象,采用多元多尺度和自修复的理论手段,充分考虑涂层刀具切削时的高负荷和纳米仿生材料的自修复特性,通过建模与试验研究手段获得自修复加工中不同类型的刀具、润滑剂的最佳匹配组合;最优的自修复刀具材料和结构体系;自修复切削摩擦系统的多元多尺度描述;自修复刀具制备及各种润滑工况下最优的工艺参数。设计并开发出适合切削难加工材料的自修复刀具,揭示出多元多尺度下的自修复刀具的磨损与修复规律,为有效解决切削难加工材料中刀具寿命和加工效率偏低的难题奠定理论与技术基础。

中文关键词: 多元分析;多尺度分析;自修复刀具;仿生设计;刀具寿命

英文摘要: The multiple multi-scale and biomimetic self-repair theory are used for system design of coating tool and tribology design. According to the actual lubrication condition, the self-repair cutting tool can be designed and fabricated by the reasonable structure and materials configuration of cutting tool and the micro/nano self-repair particles in lubricant. It is expected that the tool wear could be repaired with different processing parameters in the actual cutting conditions. So, we can maximize the cutting tool life and improve the machining efficiency to the limit. Base on the design and preparation of high coating tool, the microstructure, the self-repair effect of micro/nano particles, friction and wear and cutting characteristics, multi-phase, multi-scale and self-repair theory method are used to build the best matching combination in the different types of the tool and workpiece for self-repair machining. Considering the local high load of coating tool and self-repair characteristics of nano biomimetic materials, we can obtain the best lubricant and structure system of self-repair cutting tool, multi-phase and multi-scale description of tribology system for self-repair cutting, and the optimized parameters of fabrication the self-repair cutting tool and machining process in different lubrication conditions. In conclusion, we design and the development a suitable self-repair cutting tool for machining of difficult-to-cut materials, this project reveals the wear and repair rule of self-repair cutting tool in multi-phase and multi-scale, which provides a theoretical and technical basis for the effective solution in improving the tool life and efficiency of difficult-to-cut materials machining.

英文关键词: multi-phase analysis;multi-scale analysis;self-repair tool;biomimetic design;tool life

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