新型微槽刀具的切削能及刀具耐用度研究

针对切削难加工材料时刀具耐用度较低的问题,提出基于温度场理论的刀具切削刃近域微槽设计方法。以某企业加工高温合金的刀片为基体,在其前刀面设计一个微槽,通过单因素试验研究切削参数对切削能的影响规律,结果表明采用较大的进给量和切削深度所消耗的切削能越少;此外,在推荐的切削参数下,原刀片的切削温度和切削能均大于微槽车刀,但是原车刀的剪—总能比小于微槽车刀,且微槽车刀的耐用度提高了21. 4%。试验结果表明,微槽的设计不仅改变了刀具切削能的产生和分布,而且提高了刀具的耐用度,对长寿命刀具的设计具有重要意义。     

硬质合金微坑车刀切削304不锈钢时的表面粗糙度研究

304不锈钢因其良好的工作性能和难加工性,成为金属切削加工领域的研究热点尤其是良好的加工表面质量的获取及其控制广受业界关注。基于自主研发的切削性能良好的304不锈钢专用硬质合金微坑车刀,重点研究该微坑车刀切削304不锈钢表面粗糙度的特性。通过对比试验,研究原车刀和微坑车刀切削304不锈钢棒料时的表面粗糙度变化,揭示出微坑车刀切削304不锈钢的表面粗糙度降低机理。利用响应曲面试验,分析切削参数对表面粗糙度的单因素和交互影响规律,建立微坑车刀表面粗糙度预测模型。研究结果表明,微坑车刀相比较普通车刀在切削过程中具有较小的切削力,是导致微坑车刀加工304不锈钢表面粗糙度较低的主要原因;所建立的表面粗糙度预测模型具有较高可靠性,可用于切削参数优化;获得的优选切削参数方案,与实际生产推荐的参数相比,在优选切削参数下获得的表面粗糙度降幅达42.47%。     

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.     

微沟槽车刀切削高强度合金钢AISI 4140残余应力的试验研究

选用硬质合金涂层原车刀具和微沟槽车刀切割高强度合金钢AISI_4140。通过切削试验,结合理论分析,对比了新的硬质合金涂层微沟槽车刀和原车刀加工表面残余应力的径向分布。研究结果表明,微沟槽可以提高残余压应力的厚度和最大值,减小残余拉应力的厚度和工件表面材料的残余拉应力值。     

硅铝合金减摩微结构表面切削加工研究

为验证微切削加工的表面微结构具有良好的减摩效果,可以用来减小发动机关键摩擦副的摩擦磨损,运用AdvantEdge有限元仿真软件研究切削用量对于硅铝合金金刚石车削过程的影响分析,基本规律是:切削速度对切削温度的影响最大,进给量次之,影响最小的是切削深度;切削深度和进给量增大使切削力增大,但二者影响程度不同,进给量不变,切削深度增大一倍,使切削力增大一倍,切削深度不变,进给量增加一倍,切削力增幅减小;切削力随着切削速度的增加先增大后减小最后趋于稳定。使用单晶金刚石车刀对硅铝合金试样进行微槽结构的切削加工,结果表明:在微切削尺度范围内,切削深度对表面粗糙度R_a影响不明显;表面粗糙度值随着进给量的增加先减小后增大;主轴转速通过产生切削热和对刀具磨损产生影响来影响表面粗糙度。将微切削加工的表面微结构与光滑表面进行往复摩擦对比实验,结果表明在负载为1 N的情况下,微槽结构表面的摩擦系数比光滑表面的摩擦系数减小了8%。     

采用红外热像仪的自回转车刀切削温度的实验研究

切削温度是造成刀具磨损的主要因素,对加工质量和生产效率具有重要影响。在同样的切削条件下,采用红外热像仪分别测量了自回转车刀与普通硬质合金刀具的切削温度。实验结果表明自回转车刀在切削加工过程中产生的切削温度,明显低于普通硬质合金刀具产生的切削温度。对自回转车刀的研究和实际应用具有重要意义。     

微织构(W,Mo)C基刀具和YG8刀具对钛合金干切削性能的影响

刀具切削钛合金时存在切削温度高、单位面积上切削力大等问题,微织构刀具可以有效减小摩擦力,减小切削力。通过正交实验法设计微织构参数,研究微织构参数对Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具以及YG8刀具切削钛合金实验的切削性能影响。实验结果表明,合适参数的沟槽型微织构能有效降低Al 2O 3/La 2O 3/(W,Mo)C无黏结相硬质合金刀具和YG8刀具切削TC4钛合金的切削力,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的切削力明显低于YG8刀具的切削力;合适参数的沟槽型微织构能有效降低刀具刀屑界面的摩擦系数,相同沟槽参数下,无黏结相硬质合金刀具的摩擦系数大都低于YG8刀具的摩擦系数;沟槽深度10μm、沟槽间距100μm以及沟槽宽度30μm的沟槽参数下,切削钛合金时,无黏结相硬质合金刀具前刀面无明显磨损,后刀面只有边界磨损,YG8刀具发生崩刃,前刀面出现切屑的滞留。     

基于有限元法的硬质合金微槽车刀刀——屑接触摩擦模型研究

刀—屑接触界面的应力应变状态对金属切削过程尤其是刀具的摩擦磨损研究有着重要影响,摩擦模型是该区域应力应变的数学表达形式。本文基于有限元仿真平台,重点分析微槽车刀切削过程中刀—屑接触界面的摩擦状态,确定出刀—屑接触总长度和内外摩擦区各自的范围,对比分析了原车刀和微槽车刀的刀—屑接触界面摩擦状态,从而获得两车刀相应的摩擦模型。研究发现:微槽的置入使得刀—屑粘结摩擦区长度缩短,带来的直接影响便是第二变形区内的主要发热区缩小,进而发热量也相应减小。研究结果为金属切削过程刀—屑接触摩擦模型研究提供一定理论参考。     

高速车削的切削分力

切削速度对於切削分力的影响 在采用高速切削加工钢料的初期,有一种普遍的见解,认为高速切削必然使切屑整中断面面积上的热量增加。因而也就大大地降低了切削力。 有些外国作者证明,用负前角车刀进行高速切削就使切屑热量增高,因而也就大大降低了被切削金属的强度从而也就使切削力比用正前角车刀切削时显著的降低。 B.A.鲁卡什维尼科夫, .H阿斯基那兹, . .巴巴特等所进行试验证明,在切削钢时如果将所要切去的金属预热到500—900℃,则其切削力,较之未经预热要降低到1/3--1/5. 本文所要研究的问题中,包括规定用负前角及正前角车刀切削时切削…     

机夹重磨式螺纹车刀

<正> 图示的机夹重磨式螺纹车刀,系采用普通刀片,用机械夹固方法夹持在刀杆上使用的车刀。它是出带弹性切口槽的刀杆4、拉紧螺钉3、消振垫5和硬质合金切削刀片1等零件所组成。刀杆前端铣有燕尾槽2,以便安放切削刀片和消振垫之用。消振垫的材料可采用软铅,它有支持切削刀片和吸振的作用。燕尾形刀槽可防止刀片在切削力的作     

基于薄膜热电偶的高速切削动态温度监测系统设计

提出了一种基于薄膜热电偶传感器的高速切削动态温度监测新方法.采用磁控溅射、光刻技术、PECVD等方法在立方氮化硼(PCBN)高速切削车刀前刀面上沉积多层薄膜,制备NiCr/NiSi薄膜热电偶传感器.详细阐述了薄膜温度传感器的制备过程,设计了高速切削温度和切削力的数据采集与监测系统.以高速数据采集卡PCI-9118为硬件,结合Tchart控件,采用VC ++编制简洁友好的人机界面来实现对高速切削温度和切削力数据的实时采集、显示与分析.试验表明,设计的数据采集和监测系统使用方便、灵活、可靠.     

硬质合金切槽车刀性能分析及工艺参数优化

切槽车刀工作环境封闭,工作状况恶劣,使得刀具温度高和刀具磨损的问题尤为突出。运用数值计算方法建立了硬质合金切槽车刀车削加工钛合金环槽过程模型,基于传热学和Usui磨损理论计算车削过程中刀具最高温度和刀具磨损速率。对环槽车削过程的热力耦合计算结果进行分析,获得了刀具在切削过程中的温度及磨损速率的变化规律。建立了刀具温度和磨损速率的预测模型,运用遗传算法对预测模型进行求解,得到满足要求的工艺参数组合。结果表明,刀具温度和磨损速率与工艺参数之间关系密切。通过应用优化算法对切削工艺参数进行优化,使得目标函数值增加了30%,运用切削实验验证了优化后的工艺参数能够有效提高硬质合金切槽车刀的性能。     

60°横竖式机夹断续切削车刀

由于产品性能上的需要,工件加工面上往往有筋和孔、槽等,因而在机械加工中出现了断续切削。这种断续切削使机床系统受到冲击,加工质量恶化,甚至会使机床精度下降、刀具磨损加剧或崩刀。如果采用60°横竖式机夹断续切削车刀就能改变上述情况。横竖式断续切削车刀结构见附图。硬质合金刀片1插在刀体3中,用压板2和内六角螺钉5紧固。由于机夹结构,避免了硬质合金刀片高温焊接产生裂缝。同时增加刀片厚度,提高冲击性能。经刃磨后的刀片可通过垫片4来调整刀面与工件的中心位置。它还能任意变更硬质合金刀片材料来加工各种材料的工件。横竖式断续切削车刀的几何角度是:主偏角60°能改善刀片冲击能力和刀刃的耐磨性;刃倾角λ增大     

Cr/x/DLC复合涂层刀具切削铝硅合金切削性能研究

类金刚石(Diamond-Like Carbon,DLC)涂层刀具结合了基体强度高、韧性好以及涂层硬度高、耐磨性高的优点,可以有效降低刀-屑间摩擦,提高刀具切削寿命和加工效率。采用直流磁控溅射和等离子体辅助化学气相沉积(Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition,PACVD)法分别在硬质合金刀具基体上制备了单一DLC涂层、Cr/W-DLC/DLC复合涂层和Cr/CrN/DLC复合涂层。对比研究了具有不同Cr/x/DLC过渡层的DLC复合涂层硬质合金刀具加工过共晶结构铝硅合金AC9B的切削性能。研究结果表明:切削铝硅合金时,相对于无涂层硬质合金刀具,DLC涂层硬质合金刀具可以明显降低切削力和切削温度,并且具有更长的刀具切削寿命;Cr/W-DLC/DLC复合涂层硬质合金刀具的切削力最小,切削寿命最长。经显微分析,发现DLC涂层硬质合金刀具切削铝硅合金时的磨损机理主要是黏结磨损和硬质点磨损。     

微织构自润滑刀具干切削0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的切削性能

采用激光加工方法在硬质合金刀具的前刀面加工出微织构,并在微织构中填充固体润滑剂制成微织构自润滑刀具;使用微织构自润滑刀具、微织构刀具以及传统硬质合金刀具分别对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行干切削试验,并对比了它们的切削性能。结果表明:与传统刀具相比,微织构自润滑刀具能有效提高切削性能(主切削力减小了8%~16%,切削温度降低了15%~24%),增加切屑的曲卷,改善刀具的粘着磨损现象。     

微织构自润滑刀具的切削性能研究

采用激光加工方法在硬质合金车刀前刀面月牙洼易磨损区域加工微织构并填充固体润滑剂MoS2,制备了微织构自润滑刀具(MTR-1和MTR-2),并与传统硬质合金刀具MTO进行了干切削淬火45钢的对比试验.试验结果发现,与传统硬质合金刀具MTO相比,微织构自润滑刀具能够显著降低切削力、减小刀具前刀面磨损.同时,微织构自润滑刀具...     

织构化刀具切削性能测试及切削温度仿真分析

研究织构化硬质合金刀具对切削Ti6Al4V钛合金性能的影响。在干切削和低温微量润滑(CMQL)条件下,通过开展无织构和织构化刀具切削试验,分析不同刀具在不同润滑条件下切削力和摩擦因数变化规律。结果表明:微沟槽刀具在CMQL条件下的切削性能最好,在干切削条件下的切削性能最差,表明微沟槽在CMQL条件下能有效改善刀具的摩擦学性能,而在干切削条件下反而增大了刀具的摩擦磨损。通过仿真分析织构化刀具高速干切削条件下的切削温度,结果表明:织构化刀具干切削条件下的切削温度高于无织构刀具,这是因为表面织构增大了刀具表面的粗糙度,加剧了刀-屑界面摩擦。     

超细晶硬质合金刀具切削高温合金试验研究

使用普通晶粒度硬质合金YG8和超细晶硬质合金YG8UF两种材料刀具,分别对GH2132高温合金进行了干式切削试验,对比了两种刀具在不同切削速度条件下的切削力和刀-屑摩擦系数,测定了刀具后刀面的平均磨损宽度VB值,借助扫描电镜观察了刀具后刀面的磨损形貌,同时对刀具的磨损机理进行了分析.结果 表明,晶粒细化可以使切削力降低,刀-屑间平均摩擦系数减小.当切削速度达到65m/min后,超细晶硬质合金刀具YG8UF的使用寿命是普通晶粒度硬质合金刀具YG8的(3～4)倍.超细晶硬质合金刀具比通晶粒度硬质合金刀具具有更好的抗磨料磨损、粘着磨损和扩散磨损性能.     

微织构PCBN超硬刀具切削气门座圈的温度研究

合理的微织构可以减小切屑与刀具前刀面的摩擦,降低切削力和切削温度。使用微织构超硬PCBN刀具车削粉末冶金气门座圈,研究切削速度和织构参数对切削温度的影响。通过正交试验,在干切削条件下测量切削温度,结果表明:凹坑密度w对切削温度的影响最为显著,其次是切削速度v和凹坑深度h,凹坑直径d对切削温度的影响最小;最优织构参数组合为凹坑直径d=180μm,凹坑深度h=20μm,凹坑密度w=15%,切削速度v=70m/min。     

振动切削

近年来,苏联、日本等国对振动切削作了不少研究,试验表明:利用超声波振动刀具(频率f≈20000赫芝,振幅2A≤0.025毫米,振动方向沿切削速度或主切削刃)加工铝、铜、铸鉄、碳钢及耐热钢料,无论车、刨、锯、钻、铣或攻螺纹,均获得显著成效;可降低切削力或切削扭矩、提高加工表面光洁度、改善摩擦、降低切削热,且使刀具(高速钢或硬质合金)的耐用度反有所提高。利用油液机械振动车刀(f=5～100赫芝,2A=0.05