钛合金高速铣削力的试验研究

主要研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了钛合金TC4高速铣削过程铣削力的问题,研究了切削参数、刀具磨损及刀具材料等对铣削力的影响。     

高速切削典型难加工材料刀具摩擦与磨损机理研究现状

钛合金、镍基高温合金的低导热性、高化学活性引起高速切削过程中刀-屑接触区域温度高、工件材料与刀具亲和力强,刀具磨损严重,加工效率低,属于典型的难加工材料.针对这类典型难加工材料中刀具摩擦与磨损严重的问题,在论述高速切削刀-屑接触区摩擦特性研究现状的基础上,分析了刀具磨损机理、刀具切削性能、以及冷却润滑对刀具摩擦磨损行为...     

超高速切削Inconel 718刀具寿命研究及切削参数优化

针对Inconel 718加工时,切削效率低和刀具磨损严重,通过角正交试验对Sialon陶瓷刀具超高速切削Inconel 718的刀具寿命及磨损机理进行了研究,同时利用等效率-等寿命响应曲面法,对切削参数进行了优化,获得了干切削状态下刀具寿命的经验公式,得到陶瓷刀具超高速切削Inconel 718主要的磨损机理是粘结磨...     

基于热力学的PCBN加工模具钢扩散与氧化磨损

从热力学的角度研究了PCBN刀具扩散磨损和氧化磨损规律,利用热力学模型计算不同温度下PCBN刀具加工钢铁、镍基合金、铝合金和钛合金时刀具材料扩散溶入工件材料中的浓度值.用物质吉布斯自由能函数法,计算出不同温度下13个可能的化学反应的标准吉布斯自由能,理论计算表明产物中三氧化二硼和二氧化钛含量较多,实验结果与结论吻合较好,研究结果为刀具材料的研究和设计提供参考,并可实现对刀具磨损状态的预报.     

钛合金TC4的切削温度场分析及刀具磨损研究

在硬质合金刀具切削加工钛合金过程中,刀具磨损是限制刀具寿命的主要因素之一,而切削温度与刀具磨损、加工精度和工件加工表面的完整性密切相关。因此,研究切削过程中的切削温度变化规律及刀具磨损规律有助于提高生产率,降低生产成本。借助Deform-3D有限元软件,对硬质合金刀具切削钛合金过程中的切削温度场及刀具磨损进行了仿真分析,得出了切削速度、进给量、切削深度和刀具前角的动态变化对切削温度的影响规律以及刀具磨损量随切削温度的变化规律,此规律对切削参数的选择和刀具寿命及磨损的研究具有重要的指导作用。     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

高速铣削Ti6Al4V刀具磨损的试验研究

针对钛合金Ti6Al4V加工过程中产生的切削热导致刀具的快速磨损这一工艺难题,进行了不同冷却条件下的铣削加工实验。借助扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,研究了刀具的磨损形态及磨损机理。研究表明,粘结磨损是加工钛合金过程中刀具的主要磨损形式,切削液的使用并不一定提高刀具寿命,而机床的稳定性能对刀具磨损有较大影响。     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.     

TiAlN涂层硬质合金刀具大进给铣削高温合金的加工性能评价

大进给铣削是一种高效加工方法,在提高难加工材料的加工效率方面具有显著优势。采用可转位的Ti Al N涂层硬质合金刀具对GH4169进行了大进给铣削试验,研究了切削速度、每齿进给量以及刀具磨损对切削力的影响规律,并通过对后刀面磨损区域微观形貌和能谱分析,研究了刀具磨损机理。结果表明:每齿进给量对切削力的影响最显著,刀具磨损对轴向切削分力的影响非常显著,在刀片磨钝过程中,轴向切削分力由854 N增大至1 863 N;切削速度对刀具寿命的影响最显著,切削速度增大至110 m/min时,刀具寿命仅有2 min;通过刀具后刀面磨损区域的能谱分析,在切削刃附近发现大量Ni、Fe、Cr等GH4169材料元素,刀具的主要磨损形式为黏结磨损和由热裂纹引起的材料剥落及崩刃。     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。     

Elements inter—diffusion in the turning of wear—resistance aluminum bronze

Inter-diffusion of elements between the tool and the workpiece during the turning of aluminum bronze using high-speed steel and cemented carbide tools have been studied.The tool wear samples were prepared by using M2 high-speed steel and YW1 cemented carbide tools to turn a novel high strength,wear-resistance aluminum bronze without coolant and lubriant,Adhesion of workpiece materials was found on all tools‘ surface.The diffusion couples made of tool materials and alumium bronze were prepared to simulate the inter-diffusionn during the machining,The results obtained from tool wear samples were compared with those obtained from diffusion couples.Strong inter-diffusion between the tool materials and the aluminum bronze was observed in all samples.It is concluded that diffusion plays a significant role in the tool wear mechanism.     

PCBN刀具和陶瓷刀具精车铜镍合金的切削性能研究

对PCBN刀具和陶瓷刀具精车铜镍合金MS204的车削性能进行了对比试验研究．基于实际观测数据,分析了PCBN刀具和陶瓷刀具后刀面磨损量及其所加工零件的表面粗糙度、毛刺高度随切削速度变化的情况．利用最小二乘法,给出了PCBN刀具和陶瓷刀具加工铜镍合金MS204的最优切削速度范围．     

Tool life modeling for evaluating the effects of cutting speed and reinforce-ments on the machining of particle reinforced metal matrix composites

The wear of cutting tools in the machining of 2024A1 alloy composites reinforced with Al2O3 particles using varying sizes and volume fractions of particles up to 23.3vol% was investigated by a turning process using coated carbide tools K10 and TP30 at different cut-ting speeds. Machining tests were performed with a plan of experiments based on the Taguchi method. The tool life model was developed in terms of cutting speed, size, and volume fraction of particles by multiple linear regressions. The analysis of variance (ANOVA) was also em-ployed to carry out the effects of these parameters on the cutting tool life. The test results show that the tool life decreases with the increase of cutting speed for both cutting tools K10 and TP30, and the tool life of the K10 tool is significantly longer than that of the TP30 tool. For the tool life, cutting speed is found to be the most effective factor followed by particle content and particle size, respectively. The predicted tool life of cutting tools is found to be in very good agreement with the experimentally observed ones.     

刀具磨损与动态切削温度关系的探讨

通过试验发现,在车削过程中,动态切削温度随着刀具磨损的增大而上升。当刀具磨损较小时,动态切削温度随刀具磨损上升缓慢,当刀具磨损较大时,动态切削温度随刀具磨损上升速度加快。本文还在理论上对此进行分析。从而证明了动态切削温度可以用于刀具磨损在线监测。     

PCBN刀具的磨损机理

通过切削实验研究了ＰＣＢＮ刀具切削淬硬钢和铸铁的磨损机理．实验结果显示，ＰＣＢＮ刀具的主要磨损机理是刀具的氧化磨损及刀具与工件接触区域元素之间的相互扩散磨损和刀具材料的微裂解．     

基于小波分析的刀具磨损状态监测方法

为了实现车削过程刀具磨损状态的实时在线监测 ,使用离散二阶小波变换对切削过程声发射信号进行分解 ,以不同尺度下信号分量的均方根值组成的特征向量为样本 ,利用模糊模式识别技术实现对刀具磨损状态的在线识别 .实验表明 ,在选择适当的标准样本基础上 ,所提出的基于声发射信号小波分解的模糊模式识别方法能准确实现刀具磨损状态的正确识别 ,具有较高的可靠性和准确性 .     

刀具磨损与动态切削力关系的探讨

本文通过实验结果及理论分析发现,在车削过程中,动态切削力随着刀具磨损的增大而增大.证明了可用动态切削力作为刀具磨损在线监测的信号源.