锆基非晶合金冰冻切削加工特征及其无晶化加工工艺研究

锆基非晶合金切削过程中的高切削热会导致工件表面晶化,使非晶合金优异性能丧失.提出将冰冻盘夹具用于非晶合金铣削加工,提升切削散热能力,实现非晶合金冰冻切削加工.研究了非晶合金冰冻铣削过程中的燃烧发光特征及其影响因素;分析了冰冻切削工艺(切削速度、进给量和刀具涂层材料)对非晶切削力的影响规律;优化了适用于非晶合金无晶化加工的冰冻切削工艺参数,并揭示了涂层刀具的磨损失效形式.结果 表明,锆基非晶合金切屑燃烧发光是导致非晶冰冻切削加工表面晶化和表面粗糙度增大的根本原因;引起切屑燃烧发光的主要因素包括高切削速度、小进给量以及因切削长度增加导致的刀具磨损积累,改变刀具涂层不会导致切屑燃烧发光;切削力主要受切削速度影响,对进给量不敏感;TiSiN、TiAlN、CrSiN和AlCrN四种涂层刀具的失效形式均为后刀面黏结磨损、前刀面涂层剥落以及刀尖崩缺;CrSiN涂层具有最佳的抗黏结磨损能力,可获得最小切削力和最低表面粗糙度.通过优化冰冻切削工艺,可以实现锆基非晶合金的高速铣削加工,同时避免切屑燃烧发光,获得高质量的无晶化加工表面.     

PVD涂层刀具铣削大理石切削力研究

利用正交设计进行PVD涂层刀具铣削大理石试验,研究切削参数对加工过程中切削力的影响。通过测力仪测得切削力信号,分析信号幅值波动原因。根据试验结果,讨论单一切削参数对切削力的影响趋势。采用最小二乘法原理建立了切削力预测模型,综合分析了切削速度、进给量及切削深度对切削力变化的贡献。探讨切削力出现尖点现象的原因,对预测模型修正并作F检验具有较高的显著性。结果表明,切削深度对切削力的影响最大,切削深度增加导致切削力呈升高趋势;切削速度是影响切削力的次要因素,随着切削速度的提高切削力呈减小趋势;进给量对切削力影响最小,其增大使切削力缓慢变大。     

RuT400切削力预测模型及参数优化

针对蠕墨铸铁RuT400难加工的问题,通过使用硬质合金涂层刀具对RuT400进行高速铣削试验,以实验参数为基础构建了切削力预测模型,结合其切削性能并使用响应面法对切削参数进行优化。实验结果表明:使用硬质合金涂层刀具切削RuT400是可行的,而且刀具价格便宜,加工经济性更好。切削速度、进给速度、切削深度与切削力之间存在显著的线性关系,根据实际加工参数使用切削力预测模型可以对切削力作出精确预测;切削力随着切削深度的增加以严格的线性方式递增;切削用量对切削力影响的显著性顺序为:切削深度进给速度切削速度。一般情况下,较小的切削深度,适当的进给速度和较大的切削速度能获得较低的切削力和良好的加工效率。     

切削参数对LA103Z镁锂合金加工性能的影响研究

采用单因素变量法设计了不同切削参数的实验方案。研究切削参数对LA103Z镁锂合金切削力、切削温度和表面粗糙度的影响规律并确定热力耦合作用与表面加工质量的关联关系。研究结果表明：切削参数对LA103Z镁锂合金切削性能影响明显。其中切削速度、进给量和背吃刀量分别对切削温度、表面粗糙度和切削力有明显影响。在进给量一定的情况下，切削力和切削温度联合作用影响表面粗糙度，整体上来说切削力的影响范围更大。     

高速车削Inconel 718切削力的试验研究

为了研究高速切削Inconel 718的切削力经验公式和各切削参数对切削力的影响显著程度,应用涂层硬质合金刀具对Inconel 718进行了正交车削试验,得到了硬质合金刀具车削Inconel 718的切削力经验公式。分析结果表明:对切削力影响最大的因素是进给量,切削深度和切削速度对试验结果的影响依次减弱。用涂层硬质合金刀具KC5510精车Inconel 718时,采用小进给量、小切削深度、高切削速度可以得到小的切削力,取得良好的切削效果。     

CVD涂层刀具高速铣削大理石切削力研究

选定切削参数(切削速度、进给速度、切削深度)设计正交试验,进行CVD氮化钛涂层刀具高速铣削大理石切削力试验,利用测力仪测出各组试验的切削力信号图,分析信号图特征得出切削力值,并记录各组切削力试验结果。分析单一切削参数(切削速度、进给速度,切削深度)对切削力变化的影响规律。采用最小二乘法原理对切削力经验公式回归系数进行参数估计,并对经验公式进行相关性检验,检验结果表明显著性很高。最终通过试验结果得出:切削力随着进给速度和切削深度的增加而增大,随着切削速度的增加而减小;并且切削深度对切削力影响最大,切削速度次之,进给速度对切削力的影响最小。     

PCBN刀具高速切削镍基高温合金GH4169的有限元模拟

采用PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了高速切削试验,通过正交试验分析了切削速度、切削深度、进给量对切削力的影响规律,在试验基础上利用多元线性回归分析基于最小二乘法建立了切削力的预测模型;基于Deform-3D软件建立了高速切削的有限元模型,对切削过程进行有限元模拟,得到了切削力、切削温度和应力场的分布;以切削力为指标对有限元模型进行了验证。结果表明:切削力随切削速度的增大而先增大后减小,随切削深度、进给量的增加而增大;回归分析显著性检验结果证明所建立的模型能对切削力进行有效预测,三向切削力模拟的综合平均偏差小于15%,验证了有限元模型的正确性和有效性。     

基于DEFORM-3D的镍基合金钢的车削加工仿真

运用IN718镍基高温合金流动应力模型进行数值模拟,考查了IN718镍基高温合金车削过程中工艺参数对切削性能和刀具的影响。结果表明:在各因素中,对切削温度而言,切削速度影响最大,进给量次之,背吃刀量影响最小;对切削力而言,切削速度影响最小,背吃刀量影响最大。换热系数对工件和刀具的最高温度和平均切削力影响不大,但工件和刀具的平均温度随着换热系数的增大而减小。研究结论有助于优化IN718镍基高温合金车削过程中工艺参数的选择与优化。     

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢切削力研究

采用四种不同涂层硬质合金铣刀高速铣削四种不同硬度的淬硬钢材料,研究了刀具涂层成分、工件材料硬度以及切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)对切削力的影响。研究表明：随着切削速度的增大,淬硬钢P20和S136的切削合力影响较小,而对于淬硬钢SKD11和PM60,改变切削速度对切削合力影响显著。随着切削速度的增大,四种不同涂层刀具切削淬硬钢S136产生的切削合力先快速增大后缓慢减小,刀具切削力大小顺序一直保持为TiSiN>CrSiN>AlCrN>TiAlN,其中TiAlN涂层相对于其余三种刀具涂层在降低切削力、减少工件与刀具之间的相互摩擦具有优势。切削参数的变化对切削力的影响与淬硬钢工件硬度的变化存在相互影响,淬硬钢硬度低于HRC55时,切削工艺参数的变化对于切削力的变化影响不明显;而当淬硬钢硬度高于HRC60时,随着切削工艺参数的增大,切削力发生显著变化。     

20Cr钢的干切削性能研究

选用Ti N涂层YT15刀具和与之几何参数相同的未涂层YT15、YW2硬质合金刀具,利用单因素控制变量法改变切削用量参数对20Cr钢进行干切削试验,得到了三种刀具的切削试验结果,并对切削温度、切削力与切削用量之间的规律进行分析。在Deform-3D软件中建立20Cr钢的材料模型,对其切削过程进行仿真试验,比较并分析仿真值与试验值。结果表明:影响切削力的最大因素是背吃刀量,其次是进给量和切削速度;而影响切削温度的最大因素是切削速度,其次是进给量和背吃刀量;Ti N涂层能够有效降低切削过程中产生的切削力和切削温度;切削力仿真结果与试验数据的误差在2.1%-11.8%之间,验证了用有限元仿真软件对20Cr钢干切削切削力的预测是可行的。     

Experimental investigations of cutting parameters influence on cutting forces in turning of Fe-based amorphous overlay for remanufacture

Fe-based amorphous alloy is a new-type material dedicated to the remanufacture due to its unique property. Fe-based amorphous alloy is deposited on the abrased, fatigued, and fractured surface for resuming and upgrading its performance. In the present research, properties of amorphous alloy overlay, such as the microstructure, the phase content, thermal behavior, and mechanical property were evaluated and its machinability with respect to machining forces was experimentally investigated. Based on the response surface methodology and Box–Behnken design, four-factor (cutting speed, feed, depth of cut, and rake angle) three-level experiments were applied and analysis of variance (ANOVA) was performed. It is found that depth of cut is the dominant cutting parameter that affects the machining force components. Rake angle and interaction of feed rate and depth of cut can provide secondary significance to machining forces. Cutting speed, alone, has insignificant influence on machining force components. Predicting model for machining forces is established. ANOVA indicates that a linear model best fits the radial force and while a quadratic model best describes the axial force and cutting force. The optimal cutting parameters under these experimental conditions are searched.     

硬质合金立铣刀高速铣削铝合金切削力实验研究

采用试验分析和经验建模相结合的方法对硬质合金立铣刀高速切削铝合金时的切削力及其变化规律进行了研究,重点分析了切削用量对切削力的影响规律。同时通过建立切削力在不同主轴转速下的时频信号间的联系,进一步揭示切削力对切削机理、表面质量和切削效率等的作用规律。建立了基于现场的7075铝合金切削力经验模型,试验结果表明,利用该经验模型对切削力进行预测,结果精确可靠。     

PCD刀具几何参数对铝合金切削力的影响

研究了不同几何参数的PCD刀具车削铝合金时切削力的变化规律。分别改变刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径三个几何参数进行单因素切削试验,通过Kistler测力仪获取三向切削力,通过所获试验数据分析了金属切削过程和PCD刀具几何参数对切削力的影响。     

PCBN刀具断续干式切削淬硬钢Cr12MoV切削力研究

基于正交试验设计,使用PCBN刀具进行断续干式车削淬硬工具钢Cr12MoV试验,测得在不同切削参数下的切削力.运用极差分析与方差分析方法,研究各切削参数对断续切削时瞬态冲击力与准静态切削力的影响.应用SPSS软件对准静态切削力进行分析,得出准静态切削力的经验公式.研究结果表明：断续切削方式下,在切削参数中,背吃刀量对瞬态冲击力有显著影响,切削速度和背吃刀量均对准静态切削力影响较大;经验公式对准静态切削力的预测平均误差约为6.3％.     

钛合金切削力建模与试验研究

以钛合金切削切屑成形机理为依据,基于Joshi平行剪切区有效应变梯度模型和位错理论,建立钛合金高速切削的切削力模型,采用多因素正交试验法,比较切削力试验测量值与模型计算值,验证了模型的合理性,通过分析正交试验直观图,研究了切削参数对切削力的影响。     

PCBN刀具切削堆焊钴基合金的试验研究

采用PCBN刀具对堆焊钴基高温合金层进行切削试验,研究不同的切削用量和刀尖圆弧半径对表面粗糙度和切削力的影响规律,并采用离差分析法对其影响程度进行评估。试验结果及分析表明:切削加工堆焊钴基合金时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律有别于传统切削理论,这是因为钴基堆焊合金特有的物理机械性能、堆焊层组织状态、PCBN刀具的性能特点及所选取的几何参数使切削区域材料性能变化和刀具磨损特征不同于传统切削理论所致。试验获得的表面粗糙度值较小,符合以车代磨的加工工艺要求。由离差分析结果可知,进给量对表面粗糙度、主切削力和背向力影响最大,背吃刀量对进给力的影响最大。     

刀具几何参数对钛合金TB6切削力的影响研究

切削力是金属切削过程的重要物理参数之一,直接影响到工件质量、刀具寿命、机床功率消耗,是分析设计机床、刀具、夹具的重要因素。本文使用田口方法,以切削力为指标,对刀具几何参数中的前角、后角、螺旋角进行了分析优化。采用L9(34)正交试验表,设计了不同几何参数的刀具,对每组参数组合进行了切削试验,得到了在相同切削条件下的切削力。利用信号与干扰比分析、方差分析研究了不同几何参数对切削力的影响,获得了切削力最小情况下的刀具的最优几何参数组合。最后,使用优化后的几何参数实际验证了该方法的有效性。     

切削参数对剃齿切削力及齿形中凹误差的影响

将剃齿径向力试验指数公式引入金属切削力理论公式中，建立了剃齿切削力模型，基于单一变量原则定量分析了切削参数对剃齿切削力的影响规律，阐述了基于切削参数的齿形中凹误差形成机理。通过有限元法及试验验证了模型的有效性。结果表明：剃齿切削力与径向进给量和轴向进给量成正相关，与主轴转速成负相关，其中径向进给量对剃齿切削力的影响最大；节圆附近的剃齿切削力达到峰值，表明该位置形成过切，随着误差的复映易形成剃齿齿形中凹误差。     

汽车钛合金连杆切削加工中的刀具磨损研究

以汽车钛合金连杆为研究对象,分析了钛合金连杆在切削加工工艺过程中的刀具磨损量、切削力和刀具寿命随着切削速度、润滑压力的变化规律。试验分析结果表明:刀具磨损量随着切削速度的增加而增加,随着水射流润滑压力的增加先减小后增加;刀具切削力和轴向力均随着水射流压力的增大先减小后增加,但轴向力的变化较切削力更加敏感,变化速率更快;刀具寿命随着切削速度的增加而减小,随着水射流压力的增加先增大后减小,钛合金连杆的最佳工况为切削速度75m/min,润滑压力10MPa。     

基于正交试验的高速切削淬硬模具钢的切削力研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削切削力试验,分析了切削用量和刀具变量对切削力的影响规律,并建立了切削力的经验公式。得到如下结论:切削用量中,切削速度对切削力影响最小,进给量和背吃刀量对切削力影响较大;三个方向力中,轴向力最小,径向力和主切削力相接近,与常规切削相比,径向力偏大;小刀尖圆弧半径的PCBN刀具是进行高速切削淬硬钢时的理想刀具;经验公式预测值与实测值之间存在约5%-20%的误差。