高速切削刀具材料及其与工件匹配研究

实现高速切削加工,刀具材料是关键。目前国内外用于高速切削加工的刀具材料主要有聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、TiCN基金属陶瓷和涂层刀具等。本文介绍了这些高速切削刀具材料各自的特点和应用范围,分析了高速切削刀具材料与工件材料的匹配,并阐述了针对常用工程材料的高速切削加工和刀具材料的合理选择。     

高速切削加工刀具材料的运用分析

高速切削加工是机械制造业发展的必然趋势,高速切削刀具材料的应用对切削技术具有决定性的作用,涂层刀具、超硬材料、陶瓷刀具等得到了广泛的应用,高速切削刀具系统日趋完善,成为推动高速切削加工的重要组成部分。     

高速切削加工中刀具材料的合理选择

高速切削加工技术是近几十年来发展迅猛的一项先进制造技术,已经成为国内外研究的热点之一。刀具材料影响着高速切削加工技术的广泛应用。刀具材料经历了高速钢-硬质合金-陶瓷-超硬材料等不断发展的过程,切削速度和加工效率得以不断提高。本文分析了在高速切削加工中常用的刀具材料,并针对常用的被加工材料阐述了高速切削刀具材料的选择方法。     

高速切削刀具材料的发展应用研究

发展高速切削是现代切削加工技术的重要趋势,高速切削刀具材料也是影响制造业发展的重要因素.介绍了高速切削刀具材料的特点,具体分析了高速切削加工常见刀具材料硬质合金、陶瓷、金刚石类材料的特性、发展及其应用,并对未来高速切削刀具材料的发展趋势进行了展望.细晶和表面涂层硬质合金材料、氧化铝各系列陶瓷材料以及立方氮化硼(CBN)金刚石类材料是未来高速切削刀具材料发展的方向.根据高速切削刀具材料的特点,应用场合及其发展状态,对其未来的发展提出一些建议.     

高速切削加工的刀具材料及其合理选择

刀具技术的不断发展是高速切削加工得以实施的工艺基础。高速切削的刀具技术包括刀具材料、刀具结构的优化和刀具的装夹技术等。刀具材料影响着高速切削加工技术的广泛应用。刀具材料的发展是高速钢——硬质合金——陶瓷——超硬材料，高性能材料不断取代低性能材料，切削速度和加工效率不断提高。目前适用于高速切削的刀具主要有：涂层刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具、聚晶金刚石(PCD)刀具以及性能优异的高速钢和硬质合金复杂刀具等。     

铝合金高速铣削试验研究

为了研究高速切削特征参数变化规律,通过5A02铝合金高速铣削试验,得到切削用量和加工特征参数的关系,以及硬度较大材料高速切削时刀具使用寿命。试验表明5A02铝合金高速切削条件下切削力、切削温度和刀具振动幅度下降,工件表面质量提高,高硬度材料高速加工合理选择刀具材料很关键。     

高速切削刀具材料的性能及应用

刀具材料是实现高速切削加工的关键,其性能直接影响刀具能否实现高速切削及刀具耐用度。主要论述了新型高速钢、硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼(PCBN)、涂层刀具等高速切削刀具材料的性能,以及高速切削不同材料时刀具材料的合理选用原则,以适应当前世界在机械制造中的高效加工和低成本的竞争。     

适应高速切削的数控刀具材料

高速切削因其加工质量好、生产效率高等优点得到广泛应用。数控刀具材料是实现高速数控加工的关键技术之一,它直接影响加工工件的质量和性能。为了适应高速数控加工技术的需要,对数控刀具材料提出了比传统的加工用刀具材料更高的要求。本文对高速切削的数控刀具材料的特点、使用范围进行了研究,并指出了数控加工刀具材料的发展趋势。     

高速切削加工刀具材料

论述了高速切削的概念和优越性,介绍了高速切削加工所使用的先进刀具材料和刀具如：陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具、涂层刀具的性能特点及其应用,探讨了高速切削刀具材料的发展前景和研究方向。     

高速切削加工刀具材料的性能分析及合理化选择

阐述各种高速切削加工刀具材料的性能,并分析其物理特性和化学特性以及不同的成分合成对机械加工性能的影响.通过比较,并考虑切削刀具材料与加工对象的力学性能、物理性能和化学性能的匹配情况,合理地选择高速切削加工刀具的材料.     

高速切削振动的形成及其控制

基于系统工程理论,阐述了高速机床结构、工具系统构成、工件材料特性、切削参数选用和加工环境状况是导致高速切削加工振动形成的主要原因。探讨了高速加工振动形成的机制,并针对高速加工系统各部位控制的特点,提出了主动控制高速加工振动的主要控制策略及改进途径。     

高速切削加工工艺分析

高速切削加工是当今最先进的加工手段之一.从高速加工工艺的角度分析轻金属、钢、铸铁、难加工材料的加工特性,从而能够在实际加工中合理地制订工艺规程、切削用量及刀具参数.     

高速车削数据库的研究与开发

在对高速车削数据进行搜集和评价的基础上，建立了高速车削数据库系统并开发应用程序。该系统可以指导用户选择合适的刀具材料，提供高速车削参数，对加工表面质量进行预测并分析刀具非正常损坏的原因。该系统的建立有助于推动高速切削技术的推广及应用。     

钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究

难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明：合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。     

基于高速切削CAM编程问题及对策探析

对高速切削加工的重点关键技术进行分析,指出材料去除的方法、切削刀具的选择与使用,以及高速加工编程会对高速切削产生直接的影响。要实现高速切削这些关键问题需要突破,在对关键技术研究的基础上,针对高速切削CAM编程中存在的加工对象信息不完整性、CAM系统自身存在的问题以及CAD与CAM的连接等问题进行深入剖析并给出相应的对策,为高速切削提供理论基础。     

MODELING THE PHYSICS OF METAL CUTTING IN HIGH-SPEED MACHINING

Physical modeling of metal cutting was carried out to provide an understanding and prediction of machining process details. The models are based on finite element analysis (FEA), using a Lagrangian formulation with explicit dynamics. Requirements for material constitutive models are discussed in the context of high-speed machining. Model results address metal cutting characteristics such as segmented chip formation, dynamic cutting forces, unconstrained plastic flow of material during chip formation, and thermomechanical environments of the work-piece and the cutting tool. Examples are presented for aerospace aluminum and titanium alloys. The results are suited for analysis of key process issues of cutting tool performance, including tool geometry, tool sharpness, workpiece material buildup, and tool wear.     

高速切削加工的刀具材料及其合理选择

进一步加强刀具材料的研究和开发，并合理地选择刀具材料，是推动高速切削技术应用和发展的重要前提。介绍了适用于高速切削加工的各种刀具材料。包括涂层刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚品金刚石刀具等。并分析各种刀具材料的合理选用。     

基于Deform-3D的中空框架铝合金高速铣削有限元分析

通过对中空框架铝合金材料本构模型的建立,研究了高速切削中的断裂准则、加工变形网格划分以及刀具磨损模型等关键技术,在此基础上,采用Deform-3D有限元分析软件,对中空框状铝合金6N01材料高速铣削中的变形行为和刀具摩擦磨损行为进行了有限元模拟,获得了工件与刀具在加工中的热、力分布和刀具磨损的变化规律,为改进框架铝合金的加工工艺并提高其加工效率提供了理论依据。     

MODELING THE PHYSICS OF METAL CUTTING IN HIGH-SPEED MACHINING

ABSTRACT

Physical modeling of metal cutting was carried out to provide an understanding and prediction of machining process details. The models are based on finite element analysis (FEA), using a Lagrangian formulation with explicit dynamics. Requirements for material constitutive models are discussed in the context of high-speed machining. Model results address metal cutting characteristics such as segmented chip formation, dynamic cutting forces, unconstrained plastic flow of material during chip formation, and thermomechanical environments of the work-piece and the cutting tool. Examples are presented for aerospace aluminum and titanium alloys. The results are suited for analysis of key process issues of cutting tool performance, including tool geometry, tool sharpness, workpiece material buildup, and tool wear.     

绿色高速干式切削技术的研究内容及其发展

综合评述了绿色高速干式切削加工技术的研究内容,讨论了其加工技术的特点及优势,详细分析了实现高速干式切削加工的关键技术(包括机床、刀具及涂层、加工参数等),简要介绍了高速干式切削加工技术的实际应用和研究现状,指出高速干式切削将是绿色制造的重要发展方向。