【技术实现步骤摘要】
本申请涉及机械加工领域，尤其涉及一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统。
技术介绍
1、在现代制造业中，金属陶瓷刀具由于其出色的硬度、抗磨损性能和化学稳定性，已广泛应用于各种切削、铣削和钻削等加工操作。然而，由于金属陶瓷材料的固有脆性，其断裂韧度相对较低，容易在受力过程中产生裂纹和断裂，从而限制了其在更为苛刻条件下的应用；为了提高金属陶瓷刀具的断裂韧度和使用寿命，研究人员和工程师们持续探索各种可能的解决方案；其中一种有效的方法是通过引入残余应力来增加材料的断裂韧度。残余应力可以通过材料加工过程中的适当控制来实现，例如通过喷砂处理或热处理等方法；残余应力的存在能够有效地抵抗裂纹的扩展，从而显著提高刀具在实际应用中的耐用性和可靠性。
2、另外，为了确保金属陶瓷刀具具备良好的综合性能，包括硬度、密度、抗弯强度等，对刀具基体的制备过程进行精细的控制和优化是至关重要的；这包括材料的预处理、混合、压制和烧结等关键步骤；特别是，微波烧结技术由于其能够提供快速、均匀的加热和高效的能量转换，已成为一种制备高质量的金属陶瓷刀具的有效技术。
3、查阅相关已公开技术方案，公开号为cn101333616b的技术提出一种晶须增韧金属陶瓷刀具及其制备方法，该方案将tic、tin、ni、wc、mo、cr3c2和石墨粉末作为基体材料混合球磨，再加入镀镍sic晶须经球磨混料、模压成型、脱脂和烧结制成，最终生成相中硬质相为ticn、粘结相为ni、增韧相为sic；该方案制备的刀具高温红硬性、耐磨性、化学稳定性和抗冲击韧性好，切削温度高，适合高速
技术实现思路
1、本申请的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统。
2、本申请采用如下技术方案：
3、一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统，所述刀具的主体材料为ticn；所述加工系统包括第一制备模块、性能测试模块、第二制备模块和参数调整模块；
4、所述第一制备模块用于对材料进行初步处理以获取具备良好的综合性能的刀具基体，所述性能测试模块用于测试刀具基体的综合性能，所述第二制备模块用于对刀具基体进行进一步的加工处理，以完成最终的刀具制成；所述参数调整模块用于调整加工过程参数；
5、所述第一制备模块包括预处理单元、混合压制单元和微波烧结单元；所述预处理单元用于准备和预处理ticn及其相应的配方材料，确保材料的纯度和质量；所述混合压制单元用于混合预处理单元提供的不同材料成分，并将混合后的材料成分压制形成刀具基体，所述微波烧结单元用于对刀具基体通过微波进行烧结，以实现刀具基体中材料致密化，保证刀具基体具备良好的综合性能；
6、所述第二制备模块包括喷砂处理单元和成型加工单元；所述喷砂处理单元用于对刀具基体进行喷砂处理调整刀具基体的残余应力；所述成型加工单元用于通过机械加工技术形成刀具的最终形状和尺寸完成刀具制成；
7、进一步的，所述喷砂处理单元包括应力检测单元和喷砂执行单元，所述应力检测单元用于检测刀具基体的残余应力，所述喷砂执行单元用于执行对于刀具基体的喷砂处理，且所述喷砂执行单元对于刀具基体喷砂处理的工艺参数根据检测到的刀具基体残余应力调整；
8、进一步的，所述喷砂执行单元根据预先训练的参数预测模型调整其喷砂处理的工艺参数；
9、进一步的，所述性能测试模块测试刀具基体的综合性能包括对烧结后的刀具基体的密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度的测量；
10、进一步的，所述微波烧结单元对刀具基体进行微波烧结过程中，通过对微波烧结过程中的烧结温度和保温时间进行控制设定从而保证刀具基体具备良好的综合性能；所述对于烧结温度的控制设定根据刀具基体的材料性质以及实际加工需求确定；所述对于烧结过程的保温时间的控制设定满足下式：
11、；
12、其中，为综合评价函数，为保温时间，为刀具基体密度关于保温时间的拟合函数，为刀具基体硬度关于保温时间的拟合函数，为刀具基体断裂韧度关于保温时间的拟合函数，为刀具基体抗弯强度关于保温时间的拟合函数；、、和为标准化系数，用于统一、、和的量级，通过实验设定；、、和为权重系数，用于表征密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度的重要程度，可由管理人员根据实际需求自行设定；、、和分别为上述四个拟合函数的导数，为趋势调整系数，用于调整密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度随保温时间改变的变化趋势对于综合评价函数的影响程度，通过实验设定；
13、在获取到综合评价函数后，选取综合评价函数达到最大值时对应的保温时间为最佳保温时间；
14、进一步的，所述综合评价函数中，拟合函数、、和均通过性能测试模块对不同保温时间下刀具基体的密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度测量并进行数据拟合获取。
15、本申请所取得的有益效果是：
16、本申请通过微波烧结单元对微波烧结过程中的烧结温度和保温时间的控制设定，从而确保刀具基体制备的致密化和性能优化；
17、通过性能测试模块能够全面评估刀具基体在烧结完毕后的综合性能，包括密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度，为后续加工和参数调整提供实时且准确的数据支持；
18、通过设置综合评价函数来控制调整保温时间，综合考虑了保温时间对于密度、硬度、断裂韧度和抗弯强度的影响，实现了对刀具基体性能的多维度、全面的评估，从而确定出最佳的保温时间使得刀具获得最佳的综合性能；
19、通过喷砂处理单元结合参数预测模型，喷砂处理单元能够根据残余应力的检测结果自动调整工艺参数，实现更加智能和高效的工艺控制，从而调整刀具基体内的残余应力分布，增强刀具基体的抵抗疲劳裂纹扩展的能力，从而延长刀具的使用寿命；
20、通过参数调整模块能够调整改变加工过程参数，如调整综合评价函数中的权重系数，从而使加工产品更能满足实际需求。
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1.一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统，所述刀具的主体材料为TiCN，其特征在于：所述加工系统包括第一制备模块、性能测试模块、第二制备模块和参数调整模块；
2.根据权利要求1所述的一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统，其特征在于：所述微波烧结单元对刀具基体进行微波烧结过程中，通过对微波烧结过程中的烧结温度和保温时间进行控制设定从而保证刀具基体具备良好的综合性能；对于烧结温度的控制设定根据刀具基体的材料性质以及实际加工需求确定；对于烧结过程的保温时间的控制设定满足下式：
【技术特征摘要】
1.一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统，所述刀具的主体材料为ticn，其特征在于：所述加工系统包括第一制备模块、性能测试模块、第二制备模块和参数调整模块；
2.根据权利要求1所述的一种残余应力增韧金属陶瓷刀具的加工系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭锐涛，肖湘武，唐新姿，赵林峰，陈美良，黄晓芳，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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