C60纳米粒子切削液对15Cr14Co12Mo5Ni2WA齿轮钢切削特性的影响研究

高强度钢15Cr14Co12Mo5Ni2WA的切削特性表现为切削力大,造成刀具磨损快与崩刃严重、加工精度保持性差。针对上述问题,提出将富勒烯C60纳米粒子混合切削液作用于金属切削过程中的刀-屑接触区(Ⅱ变形区)和刀-工接触区(Ⅲ变形区),以改善切削性能。为此,基于修正库仑摩擦、赫兹接触等理论方法建立了C60纳米粒子在刀-屑接触中的减摩润滑预测模型,研究预测了切削接触界面间产生的“纳米滚动轴承”效应及减摩特性,通过摩擦磨损试验测定了不同浓度C60纳米切削液下的摩擦特性变化,采用超景深3D显微镜、SEM、拉曼光谱仪等先进测量手段表征分析了试样表面磨痕微观形貌、研究了摩擦磨损机理。切削试验结果表明C60纳米切削液具有很好的减摩效果,有效地降低了切削力、工艺系统振动、刀具磨损,切削性能显著提升。应用在插削加工过程中,表现出切削冲击振动导致的刀具崩刃现象明显减少、因冷焊撕裂造成的前刀面局部剥落现象消失,刀具使用寿命延长。     

在刀-屑界面持续润滑刀具切削45钢的性能及润滑机理

为提高刀具润滑性能,尽量减少切削液的使用,制备出在刀屑界面持续润滑的新型刀具,能够将切削液通过微通道直接输送到刀屑接触界面内部。采用该新型刀具与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下分别进行切削45钢试验,测量了切削三向力,对刀具前刀面磨损面进行SEM微观形貌分析及元素检测,分析了刀具的摩擦磨损特性及润滑机理。试验结果表明,与普通刀具在干切削和浇注切削液条件下相比,刀屑界面持续润滑刀具能够有效减少切削过程中的摩擦磨损,而切削液用量只有传统浇注式切削的1/120。分析前刀面的元素可知,切削液能够更加深入到离主切削刃更近的区域,并能持续供给,这是该刀具具有更好的减摩抗磨效果的主要原因。尽管新型刀具的黏结情况大大缓解,但刀具的磨损机理仍然以黏结磨损和氧化磨损为主。     

静电微量润滑气雾特性及其切削加工性能研究

静电微量润滑(Electrostatic minimum quantity lubrication,EMQL)技术可显著提高荷电润滑液滴在加工区域的润湿、渗透和沉积性能,改善气雾的润滑冷却能力,降低切削环境油雾浓度。在构建静电微量润滑切削加工系统的基础上,分析了EMQL下荷电电压对润滑油液滴粒径、分布、润湿性和沉积性的影响。研究了EMQL的稳态换热能力,加工环境油雾浓度和切削性能。最后通过刀具磨损分析,揭示了EMQL切削加工时的作用机理。结果表明:荷电后润滑油液滴的粒径减小,分布更加均匀,润湿和沉积性提高。与传统MQL比较,EMQL下的切削温度降低了～14%,环境油雾浓度减小了～8%,刀具磨损下降了～37%,工件表面质量提高了～28%。EMQL加工时,润湿渗透性能改善的小粒径润滑油液滴易在刀具-工件接触面吸附,渗透和铺展,利于切削界面的润滑与换热,车削加工性能更好。     

不同冷却润滑条件对硬态AISIH13钢的切削性能研究

采用YW2硬质合金刀具以不同润滑冷却方式对淬硬态AISIH13钢进行切削试验,三向测力仪、表面粗糙度仪等对切削力、刀具及零件进行检测。结果表明,干切削、水基及油基切削液时的主切削力和表面粗糙度值依次减小;干切削时,前刀面上产生不规则的凹坑状,以粘结磨损为主,而后刀面上呈倾斜面状,以疲劳剥落为主;水基切削液时,存在崩刃现象,油基切削液时的刀具磨损最小。     

硬质合金钢板钻的开发

硬质合金钢板钻是一种高效便携式钻孔刀具。在实心材料上钻出环形孔,取出的料芯能作试验研究材料;钻孔时,切削液从刀具内进入切削区降低切削温度使切屑呈银白色,同时切削液能充分润滑切屑使其排出顺畅;切削刃一般设计制造成多刃分段切削形状,合理地分配切削刃负荷的大小、受力状况,从而提高了刀具寿命和已加工表面质量;     

低温氮气射流对钛合金高速铣削加工性能的影响

在钛合金的高速切削过程中，切削区温度很高，加速了刀具的磨损，限制了切削速度的进一步提高。为降低切削区温度、防止刀具的氧化磨损，提出在低温氮气射流条件下进行钛合金的高速铣削加工。在干铣削、浇注切削液、常温氮气油雾、低温氮气射流和低温氮气射流结合微量润滑等冷却润滑条件下进行了钛合金的高速铣削对比试验。试验结果表明，低温氮气射流结合微量润滑能够最有效地降低铣削力，抑制刀具磨损。借助扫描电镜的检测手段，研究了不同冷却润滑条件下刀具的失效形式。指出在低温氮气射流条件下高速铣削钛合金时，只要热裂纹的形成与扩展未引起刀具的崩刃及刀面的剥落，进一步降低低温氮气的温度将提高刀具的使用寿命。     

基于MQL的切削加工技术应用

在金属切削加工过程中,切削液发挥着冷却、润滑、排屑和防锈等作用,但其排放会对环境造成严重污染。微量润滑技术(MQL)是将压缩气体与微量润滑油混合汽化后喷射到加工区域,可代替传统切削液,在刀具与工件间的加工部位形成有效润滑,减缓刀具磨损。作为新兴的绿色清洁切削加工技术,微量润滑技术具有广阔应用前景。本文介绍了切削加工机理和切削液在切削加工中的作用,通过对比微量润滑、水溶性切削液和切削油性冷却等常见润滑技术的优缺点,分析了MQL替代传统切削液在切削加工中的利弊,并通过分析MQL在高速加工、铝合金加工及断续加工等方面的应用,探讨了MQL技术的发展趋势及发展过程中凾待解决的问题。     

自润滑圆弧截面麻花钻及其加工方法

针对麻花钻切削刃加工时的快速磨损问题,提出采用合理的刀具结构及润滑技术改善切削条件,并介绍了铣削该结构刀具的计算和加工方法。改进后的麻花钻轴向截形分别由切削圆弧、卷屑圆弧和齿背圆弧构成;切削刃处开有交错的润滑槽,槽中的润滑材料起润滑及分屑、断屑的作用;且其前角、容屑空间、钻芯直径和刃带可根据不同加工材料选取,加工时槽与背一次成形。此结构能有效地减轻切削加工过程中的摩擦,并达到了分屑和断屑的目的。     

冷等离子体辅助金刚石切削黑色金属基础研究

<正>缺乏抑制刀具磨损的有效方法是制约黑色金属金刚石超精密切削技术进步的瓶颈问题。论文提出利用冷等离子体射流的载能活性粒子比碳原子更易与铁原子快速结合形成更强化学键和冷却润滑效果好的特点,将其施加于切削界面,实时降低刀-工界面的化学亲和性和改善切削区的热力作用,从而抑制金刚石切削黑色金属时的刀具磨损。论文在分析金刚石刀具磨损及抑制磨损机理的基础上,首先研制了冷却润滑效果好、易输送至刀-工接触界面进行特性调     

钛合金振动攻线切削注作用机理研究

从运动学角度分析了振动攻丝原理，阐明了振动攻丝增加了切削淮进入切削区的途径，加强了切削液的渗透能力和润滑效果，研究了不同切削液配方对钛合金振动攻丝扭矩的影响。     

低温干切削技术

在切削加工中,切削液主要起冷却、润滑、清洗排屑以及防锈作用,还能提高加工效率和加工质量。但随着经济的发展,人们环保意识的增强,切削液的负面效应正逐步被重视。从经济环保等角度看,不使用切削液的干切削加工才是理想的绿色制造工艺方法。但干切削加工时摩擦力大,切削力大,切削温度高,完全的干切削对刀具的材料、结构、几何角度等工艺条件要求极为苛刻,使它的应用范围受到了很大限制。目前对刀具的冷却仍是最常用、最有效的方法。从刀具的磨损机理上分析,切削时产生的摩擦高温是造成刀具磨损的主要原因。切削液的主要作用也是通过液体气…     

绿色切削高强度钢的刀具磨损及切屑形态

分析了微量润滑切削时润滑剂的渗透机理及润滑作用对铣削力的影响。使用传统切削、干式切削及微量润滑三种方式铣削高强度钢(PCrNi3Mo),对比切削性能并探讨微量润滑技术对刀具磨损及切屑形貌的影响。对微量润滑加工过程中切削参数(铣削速度、每齿进给量、铣削深度及润滑剂使用量)对刀具磨损的影响进行研究,利用响应曲面法建立了刀具后刀面磨损模型以确定铣削高强度钢(PCrNi3Mo)时润滑剂的最佳使用量,并利用试验验证。结果表明,微量润滑可有效抑制刀具磨损进程;建立的刀具后刀面磨损模型与试验结果误差较小,具有较高实用价值,微量润滑铣削材料PCrNi3Mo时,润滑剂的最佳使用值约为185mL/h;通过改善切削区的摩擦情况,微量润滑可降低切削区域温度并有效控制切屑形貌。     

内冷却钻头的应用及效果

孔加工属半封闭式切削,切削热集中于刀尖处,使切削刃温度较高;此外,因刀具进给方向与切屑排出方向相反,切削液不易进入切削区,加剧了切削刃温度的升高,使刀具寿命降低。降低切削刃温度最有效的方法是采用切削液冷却,以辅助排屑和带走热量。切削液注入方式可分为外...     

基于静电微量润滑技术的磨削加工性能试验研究

在构建静电微量润滑(EMQL)磨削加工系统的基础上,分析了不同荷电电压下润滑液液滴的荷质比和润湿渗透性能,研究了正负荷电电压下静电微量润滑技术的磨削加工特性。通过分析工件表层的显微硬度和显微组织,揭示了静电微量润滑技术的磨削加工作用机理。结果表明：荷电液滴的表面张力与润湿角减小,液滴的渗透性和润湿性提高。与传统微量润滑（MQL）相比,荷电液滴更易在砂轮-工件接触面渗透铺展,提升了润滑与换热能力,在正荷电静电微量润滑条件下,工件表层显微组织中的铁素体相对含量增加,工件表层显微硬度降低,磨削加工性能更好。     

利用金属喷镀改善切削加工性的尝试

众所周知,切削液有两种作用,一是冷却,二是润滑,关于冷却作用暂且不论,其润滑作用随着切削速度的提高越来越差,这是由于伴随切削速度升高而升高的切削温度使切削液失去了润滑作用”。为了在苛刻的切削条件下有效地润滑刀具,可以使用固体润滑剂以及软质金属等。就切削方式而论,在断续切削,例如像铣削和齿轮切削过程中,切削刃有非工作时间,利用这一间隔时间就比较容易在刀具上涂敷润滑剂。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具磨损研究

碳纤维复合材料传统钻孔时轴向力较大,容易产生毛刺、撕裂以及分层等加工缺陷。作为一种新型制孔工艺,螺旋铣孔能有效地减小轴向力,从而改善加工质量。在螺旋铣孔过程中,铣刀底刃和侧刃均参与材料的切除,因此,其磨损形式也与传统钻削时的钻头不尽相同。通过碳纤维复合材料螺旋铣孔试验,观察铣刀底刃、侧刃和刀尖的磨损情况,并分析它们对轴向力、孔径和出口质量的影响。结果表明,由于切削环境和材料切除量的差异,铣刀底刃和刀尖的磨损要比侧刃严重得多;螺旋铣孔下孔的直径主要与铣刀侧刃的磨损情况有关;铣刀底刃的磨损会直接导致轴向力的增大,从而间接影响孔的加工质量。     

导电加热切削时刀具的热电磨损

导电加热切削时,由于强烈的电热效应,刀具磨损形态与传统切削加工方法有所不同。本文研究了导电加热切削的电热特性和电物理现象,分析了导电加热切削时刀具的热电磨损及其机理。     

最小量润滑的车削数值模拟及流场分析

利用Fluent软件建立最小量润滑的端面车削模型,模拟MQL喷雾射流的过程,分析主后刀面楔形区域的流场特性及MQL喷雾形态。结果表明:MQL喷雾过程中,在压缩空气较强的气压和较高的流速下,切削楔形区被分为减压区和增压区;楔形区域的流场特性直接影响着切削液雾滴的运动和渗透,在减压区的负压差利于喷雾的运动,增压区则有阻碍作用;对MQL参数合理的优化可减少切削液喷雾流入周围空气。     

水基GO/Al2O3混合纳米流体微量润滑的摩擦性能及加工特性

以植物型润滑油为切削液的微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)技术因表现出优良的加工性和环境友好性而备受关注.然而,由于油基切削液的冷却能力低,传统油基MQL往往会产生高的切削温度.水基切削液的冷却性能好,但润滑能力不如油基切削液.为了提高水基切削液应用于MQL时的润滑性能,提出了一种以氧化石墨烯/氧化铝(GO/Al2 O3)混合水基纳米流体为切削液的MQL技术,并对其摩擦磨损和加工特性进行了对比研究.为了获得较佳的减摩抗磨性能,优选了GO/Al2 O3的质量比.结果 表明,水基GO/Al2O3混合纳米流体MQL与单一GO或Al2O3纳米流体MQL相比,摩擦系数和磨斑直径显著降低,加工特性提升明显,且表现出与传统植物油MQL相当的加工特性.水基混合纳米流体MQL的优异性能归因于GO/Al2O3混合纳米颗粒渗透进入摩擦界面,形成由GO自润滑层和Al2O3润滑薄膜组成的复合保护膜,阻止了摩擦界面的直接接触,从而提高了润滑能力.     

深孔超声圆周振动钻削

超声振动深孔加工是在钻孔时使工件或刀具沿轴向或圆周方向产生一定频率和振幅的振动，从而改变了刀具与工件材料的相互作用条件，改变了切削机理，改善了切屑形成的条件，可大大提高加工质量。超声振动钻孔时，可在轴向或圆周方向施加振动。轴向振动对于钻头外缘附近的切削刃来说相当于径向的外圆振动切削，由于高频振动的影响会加速外缘切削刃后刀面的磨损。周向扭转振动可使刀具外缘切削刃的振动方向与主运动方向一致，有利于提高刀具耐用度，加工效果要好得多。为了探讨通过简单改装、调整现有机床，设计安装一套简单而又通用的圆周振动…