加工中心换刀装置换刀位置的设置与高效率换刀方法的研究

CNC加工中心在加工过程中需要频繁换刀并设置换刀装置的换刀位置。换刀位置的设置和换刀方法的选择是加工中心加工中重要的操作内容,其精度和快速性将直接影响加工效率。为了提高加工中心的加工效率,从实用角度介绍了换刀点的设置方法和高效率换刀方法。     

飞机交点孔镗孔精加工自动调刀技术

针对飞机交点孔镗孔加工中手动调刀效率低、出错风险高等问题,设计了一种自动调刀机构及其调刀控制系统。采用伺服电机驱动调刀机构内部传动系统来实现镗刀的精确偏移,进而完成系统的自动调刀。通过调刀量在线输入和离线规划两种控制模式完成自动调刀,有效地提高调刀效率并降低出错风险。此外,基于伺服电机角度传感器反馈信号、机械传动误差分布规律检测,实现了调刀精度的半闭环补偿控制,有效地提高了调刀精度。最后,设计试验并进行了镗孔自动调刀加工试验验证,结果表明所设计的自动调刀系统其孔径加工误差不超过+0.015 mm,加工结果能够满足飞机交点孔精度要求,且提高了调刀效率,降低了调刀出错风险。     

圆盘刀纵剪铝合金带材工艺方法探析

介绍1 500 mm活套动力纵剪机的特点,对圆盘刀材质的要求,圆盘刀的组刀、配刀方法,侧间隙和重合量的优化调整做了深入探讨,总结了合理使用圆盘刀提高铝合金带材剪切质量的方法.     

基于STL数据模型的NURBS刀轨生成算法

为了提高数控加工的加工效率,提出了一种适用于STL数据模型的NURBS刀轨生成算法。由刀触点计算无干涉直线刀轨的刀位点;采用最小二乘法将刀位点拟合成NURBS切削刀轨,在拟合过程中,计算拟合偏差及投影点参数,并用投影点参数对刀位点参数进行修正。在切削刀轨之间采用NURBS曲线过渡;通过调节节点矢量,使得切削刀轨和过渡刀轨在连接处保持C1连续。实验结果表明,采用文中算法生成的NURBS刀轨具有较少的控制顶点、较高的拟合精度以及较好的光顺性。     

铣床夹具对刀块位置尺寸的确定

夹具在机床上安装完毕,在进行加工之前,尚需进行夹具的对刀,使刀具相对夹具定位元件处于正确位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀,调整法对刀,用样件或对刀装置对刀。不管采用哪种对刀方法,都涉及到对刀基准和对刀尺寸。通常是以与工年定位基准重合的定位元件上...     

TK42200数控镗铣床增加刀库的改造

为了解决TK42200数控镗铣床实现自动换刀的问题,将在机床上增加刀库的改造技术应用到数控机床功能扩展中。开展了换刀控制方法的分析,提出了NC和PLC相结合共同控制换刀的方法,设计了NC换刀固定循环程序和PLC控制程序。刀库改造调试后能够稳定可靠地换刀,进行换刀和产品加工的实验,实验结果表明：换刀重复精度高,产品质量合格,减轻了操作人员劳动强度,通过修改系统变量来修复刀具表使刀库操作简单了。     

立式加工中心刀库刀套的改进设计

本文通过对KM-3000SD龙门式加工中心的换刀过程的分析和研究，设计出一种新型刀库刀套形式，这种刀套结构简单、换刀可靠，减少了换刀动作的次数。     

基于SINUMERIK 802D数控系统的斗笠式刀库控制实验装置的设计与开发

论述斗笠式刀库自动换刀控制实验装置的总体设计方案,开发了自动换刀控制系统的硬件和软件,并对自动换刀过程进行组态设计,实现了对自动换刀动作的动态监控。     

加工中心自动换刀程序的设计与调试

简述了加工中心的数控系统组成和自动换刀过程,依据自动换刀过程要求,利用数控系统内置PLC设计了自动换刀程序,并通过触摸屏的画面配合完成了动作调试。实际使用证明,该自动换刀系统提高了机床的可靠性和生产效率。     

基于运动学约束的刀轴矢量优化研究

针对五轴数控加工中由于避免全局干涉而带来的刀轴矢量变化过大的问题,提出了向前、向后修正的平缓过渡方法,优化刀轴矢量的变化。建立了机床旋转轴角速度约束条件,并且在每一刀触点处建立进给坐标系,通过在进给坐标系下调整已有刀轴矢量的倾角和摆角使得相邻刀触点间的刀轴矢量变化满足机床旋转轴运动学要求,保证刀具轨迹上进给率的连续性。算法仿真和算例分析表明,所提出的方法合理可行,能使刀轴矢量变化光顺,保证了加工过程的平稳和高效。     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。     

织构刀具高速干式切削Al7075-T6的性能研究

表面微织构能够改善刀具的切削性能。为了研究织构刀具高速干切削Al7075-T6时织构参数对切削性能的影响,利用仿真软件建立正交二维切削仿真模型。对比了所选织构参数范围内的最优织构刀具与无织构刀具的主切削力、刀具温度、刀具应力,分析了织构参数对主切削力的影响程度。结果表明:合理的织构参数,可以减小刀具的主切削力,使刀具表现出更好的温度及应力分布梯度;所选织构参数范围内,织构宽度为60μm、织构间距为90μm、织构深度为30μm、织构刃边距为100μm的织构刀具切削性能最好;织构参数对主切削力影响程度从大到小依次为织构刃边距、织构宽度、织构间距、织构深度。     

具有沟槽微织构的超硬材料刀具切削仿真与实验研究

目的 探究微织构置入切削刀具表面对切削性能产生的影响.方法 在具有沟槽微织构的超硬材料刀具上,设计了切削仿真与实验.基于流体动压射流和流体二次润滑,以J-C准则作为车削的本构关系,采用ABAQUS进行仿真.在相同条件下,对有无沟槽微织构的超硬材料刀具进行了三维切削Al6061模拟,并结合刀具应力和前刀面切削温度,对切削性能进行了分析.采用飞秒激光工艺制备了新型沟槽微织构超硬材料车刀,并在CA6136车床上进行单因素切削实验.结果 刀具在置入沟槽微织构后,不仅降低了摩擦副间的接触面积,而且在切削液的双重作用下,瞬时高温现象也得到了缓解.在干切削条件下,沟槽微织构刀具的前刀面不具有较好的减磨抗粘能力,刀具磨损较快.在切削液润滑、流体动压射流现象和沟槽微织构共同作用下,刀具的摩擦磨损状况得到很大改善,使用寿命得到延长.结论 综合切削仿真与实验结果可知,微织构置入切削刀具表面能够提升刀具切削性能并缓解刀具磨损情况.     

Effect of chamfer angle on wear of PCBN cutting tool

In precision hard turning, a remaining problem is to minimise tool wear to maintain the accuracy of geometry and surface finish. Tool wear not only directly reduces the part geometry accuracy but also increases cutting forces drastically. The change in the cutting forces also causes instability in the tool motion, which results in more inaccuracy. PCBN cutting tools are often used in hard turning. However, they are still relatively expensive compared to ordinary carbide cutting tools. In order to attain sufficiently high production rates at minimum cost, increase of knowledge on cutting tool geometry is necessary. This article presents a study of the effect of chamfer angle on tool wear of PCBN cutting tool in the super finishing hard turning. The correlation between cutting force, tool wear and tool life were investigated. The optimised chamfer angle for PCBN cutting tool is suggested. Finally, the distribution of stresses and maximum principal stress working on the tool edge were calculated with the use of finite element method.     

基于切削技术的金刚石刀具磨损特征分析

金刚石刀具的磨损情况决定其使用寿命。用金刚石PCD刀具切削6061-T6镁铝合金工件,通过不同切削速度、切削深度、振动频率、刀具后角时的切削力及切削温度变化,研究不同刀具前后角、进给量、切削转速时的工件表面粗糙度及刀具磨损面积。结果表明:金刚石刀具的切削力和切削温度随切削速度、切削深度的增加而增大,随振动频率的增加而减小;刀具后角增大,金刚石刀具的切削力呈先下降而后缓缓上升趋势,但对切削温度的影响很小。当刀具前角为10°,刀具后角为8°,切削速度为0.46?m/s,切削深度为28?μm,进给量为0.10?mm/r,切削转速为4100?r/min,振动频率为22?kHz,切削振幅为9?μm时,金刚石刀具的磨损面积最小,磨损程度最低,使用寿命最长,但工件的表面粗糙度稍高。      

微槽刀具切削GH4169的工件表面完整性研究

针对如何改善零件的已加工表面完整性,提高零件的服役能力,文章基于温度场形状开展切削GH4169的刀具前刀面微槽设计研究,设计并制备了新型微槽刀具,并将原刀具和微槽刀具加工后的工件表面完整性进行对比试验研究,结果表明:微槽结构改变了刀具的平衡力系,使其切削力和切削温度降低,进而使得在推荐切削参数下,使用微槽刀具切削的表面质量优于原刀具,粗糙度降低了22.96%,残余拉应力降低了30.7%,工件表面显微硬度随切削速度的增加而加剧,且微槽刀具切削后的工件硬化程度和深度均有所降低。     

铝合金高速切削刀具磨损研究进展

由于铝合金高速切削过程中切削温度高,导致刀具严重磨损,降低了刀具寿命和零件加工精度,因此准确预测刀具磨损和分析刀具磨损规律至关重要。分别从刀具寿命模型和刀具磨损速率模型概述刀具磨损理论模型研究进展,基于切削用量、刀具性质和冷却方式分析刀具磨损规律。从已有研究来看,在铝合金高速切削过程中刀具磨损随切削速度和进给量增大而增大,切削深度无明显规律;常见刀具磨损有黏结磨损、磨粒磨损和扩散磨损,其中黏结磨损为主要刀具磨损机制。     

A new methodology for designing a curve-edged twist drill with an arbitrarily given distribution of the cutting angles along the tool cutting edge

The present study aims at the development of a new methodology for designing a curve-edged twist drill with an arbitrarily given distribution of the cutting angles along the tool cutting edge. The new methodology consists of 81 major mathematical equations and is developed using a method of mapping relevant planes and straight lines of a cutting tool (such as the cutting plane and the cutting edge) as corresponding image points and image lines on a projection plane. The developed methodology is used to intuitively and graphically analyze and determine the relationship between the orientation of the cutting edge and the cutting angles at each point on the cutting edge. A set of image points and image lines is established to calculate the cutting angles on the cutting edge of a twist drill, including the working tool rake angle, the working tool inclination angle, the working cutting edge angle, and the working normal rake angle. Three computer case studies are provided to show curved cutting edges that correspond, respectively, to a linear distribution of the working tool rake angle, a combined linear and uniform distribution of the working tool rake angle, and a linear distribution of the working tool inclination angle along the tool cutting edge. Finally, a set of metal drilling experiments is performed to compare the drilling torque and the thrust force between a conventional straight-edged twist drill and a new curve-edged twist drill that has a combined linear and uniform distribution of the working tool rake angle along the tool cutting edge. The experimental results show that the new curve-edged drill reduces the drilling torque by 28.5% and the thrust force by 24.6% on average.     

Ti6Al4V车削刀具磨损及切削力研究

Ti6Al4V是典型的难加工材料，切削效率低、刀具磨损严重严重，因此提高Ti6Al4V的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。作者对硬质合金刀具加工Ti6Al4V的切削力和磨损特性进行了实验研究。对三种不同刀具在干切削状态下车削Ti6Al4V切削力进行了试验，分析了切削力与切削速度、切削路程的关系，同时讨论了主偏角对TC4车削稳定性的影响。最后，对刀具的的磨损形态和磨损机理进行了研究。粘结、扩散、氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。     

超硬材料刀具的特性及应用

本文主要介绍了单品金刚石刀具，高温高压合成的聚品金刚石（PCD）刀具，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及化学气相沉积的金刚石膜（CVD）刀具的特性及应用。我们做了有关CVD刀具与PCD刀具耐磨性的切削试验：通过试验可以看出，CVD刀具确实有较好的耐磨性，但是在切削时间为17min时，由于CVD较PCD脆，在25倍显微镜下观察发现CVD金刚石刀具的刀口有明显的崩刃。另外发现，CVD金刚石刀具在制造及使用过程中也极易出现崩刃现象，所以目前大多数厂家仍以使用PCD刀具为主，CVD金刚石刀具的推广仍需要一个过程。