硬质合金铣刀铣削性能研究

为了探讨国内外高端产品的质量水平,为国产硬质合金铣刀性能提升提供有益的指导,对比研究了国内外知名品牌铣刀的耐磨性和失效形式。采用端面中心对称干切削方式,按照实验室铣刀试验规范对相同材质的国产某品牌刀片和国外刀片在相同工艺条件下进行了铣削对比实验,工件材料为45#钢。实验结果表明:两种刀片高速干式铣削45#钢的寿命没有明显差异。国产刀片失效形式主要为磨损失效,其在45#钢的高速干式铣削上显示出了较高的耐磨性;国外刀片同时表现出崩刃失效。     

球头铣刀铣削斜面的三维有限元仿真研究

在能源动力、汽车、航空航天、模具制造等关键零部件的加工过程中,球头铣刀因其特有的刀具几何结构,常作为零件加工的最终成型刀具。考虑到在球头铣刀立铣加工中不同的刀具与工件相对姿态会对切削过程产生不同的影响,本文研究切屑形成和不同走刀方式下切削过程中各物理量(切削力、切削温度等)的变化情况,结合有限元仿真技术在切削加工中的应用,建立硬质合金球头铣刀铣削斜面的有限元模型,模拟相同切削参数下,八种不同走刀方式的球头铣削过程,分析刀具切入切出工件时切屑的形成过程,探究切削力和切削温度的变化规律。仿真结果表明:不同的走刀方式,平均切削合力各不相同,同时切屑和工件的最大切削温度也出现较大差异,而斜坡上坡逆铣的走刀方式所对应的平均切削合力和最大切削温度均最优。     

球头铣刀动力学模型及其铣削加工稳定性的研究

根据螺旋刃球头铣刀的几何模型,考虑切削加工时刀齿的有交切削区及再生效应,建立球头铣刀的单刃切削力模型;进行模态实验和参数识别,建立螺旋刃球头铣刀的动力学模型;在Matlab环境下,基于龙格-库塔法对球头铣刀铣削加工过程稳定性进行仿真,结果表明:该模型能很好地描述切削过程中的稳定性及振动等动学特性,对于实际铣削加工过程及实验机的优化设计具有指导意义。     

硬质合金铣刀铣削淬火刀圈工艺研究

为了解决目前盾构机用刀圈因淬火后硬度高而引起的铣削加工过程中刀具易崩刃、加工效率低等问题,本文通过用铝含量高的Al Ti N涂层硬质合金铣刀来替代铝含量低的Ti Al N涂层硬质合金铣刀,并对铣刀进行优化设计,同时调整铣刀切削时的线速度和吃刀量,在数控加工中心上对淬火刀圈铣削工艺进行研究,结果表明:采用结构为4刃、螺旋角为30°、刀尖圆角半径R为1 mm的Ф12 mm整体硬质合金铣刀,进行Al Ti N涂层,当径向吃刀量为0.5 mm、轴向吃刀量为1 mm、切削线速度为49 m/min、进给量为0.28 mm/r时,铣削硬度为HRC58~59的淬硬钢,铣刀刃磨一次的使用寿命可由原来的2 h提升到5 h,降低了刀具的消耗。     

CVD金刚石涂层工艺对硬质合金立铣刀铣削CFRP性能的影响

传统硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料（CFRP）时磨损严重,需在其上沉积金刚石薄膜涂层。在相同的硬质合金立铣刀基体上,改变沉积工艺,获得3种分别覆有粗晶、细晶和复合晶等不同CVD金刚石薄膜的刀具。用扫描电镜观察分析3种涂层的表面形貌。在相同条件下,用3种刀具切削CFRP并分析其刀具磨损机理。结果表明:复合晶工艺的金刚石涂层硬质合金立铣刀耐磨性最好、使用寿命最长,约为粗晶金刚石涂层铣刀的1.35倍、细晶金刚石涂层铣刀的1.59倍,更适合于CFRP材料的铣削加工。      

不同刃数铣刀螺旋铣孔CFRP/Ti叠层材料研究

为研究不同刃数铣刀螺旋铣孔的情况,分别使用2刃铣刀与4刃铣刀对CFRP/Ti叠层材料进行一体化螺旋铣孔试验。在相同的切削参数条件下,对两种铣刀螺旋铣孔的切削力、刀具后刀面磨损长度、CFRP入口质量及Ti出口质量进行了测量。结果表明:随着叠层材料加工的进行,刀具正常磨损时,刃数越少的铣刀后刀面磨损越快;刀具剧烈磨损后,刃数越多的铣刀,后刀面磨损越迅速。刃数越多的铣刀所产生的轴向推力及径向力越大。在进出口加工质量上,2刃铣刀抑制了Ti出口的飞边现象,4刃铣刀对CFRP的入口毛刺起到抑制作用。     

新型Ta-C涂层铣刀切削性能研究

目的研究Ta-C涂层刀具与普通类金刚石涂层刀具切削2A50铝合金时的性能对比。方法通过实验比较两刃、四刃Ta-C涂层铣刀和两刃、四刃普通类金刚石涂层铣刀,在干式切削条件下切削2A50铝合金的性能。通过相同切削条件下刀具切削距离的长短,比较刀具的使用寿命,并在显微镜下观察切屑的表面形貌,用表面粗糙度仪检测铝合金表面的粗糙度。结果两刃Ta-C涂层铣刀干式切削铝合金时的使用寿命最长,切削距离为116 m。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀加工工件的表面粗糙度总体呈上升趋势,两刃Ta-C涂层铣刀加工出来的工件表面质量较好,工件表面粗糙度均值为0.692μm。结论相同刀刃数量且结合力良好的涂层铣刀相比较,Ta-C涂层铣刀较普通类金刚石涂层铣刀加工出来的工件表面粗糙度平均值低,同种涂层加工得到的切屑表面微观形貌无明显差别。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀切削铝合金时,抑制粘刀效果都十分明显,但Ta-C涂层铣刀效果更优。     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

介绍了采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损,前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃。超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性。刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工。     

波形刃铣削刀片的磨损特性实验研究

本文通过调质45钢的铣削加工实验,对比研究了波形刃铣削刀片和直线刃铣削刀片的磨损特性,分析了铣削过程中刀具磨损对铣削力的影响规律;利用影像仪和扫描电子显微镜对磨损后的刀片进行观察,研究了两种刀片的磨损形态和磨损机理。实验结果表明:单齿铣削时,直线刃铣刀的铣削力和磨损值均小于波形刃铣刀;双齿铣削时,波形刃铣刀铣削性能优于直线刃铣刀,不仅单点铣削力小,而且具有良好的分屑及散热效果,铣削超过50 min后其磨损量约为直线刃铣刀磨损量的70%。波形刃铣刀多齿铣削具有良好的铣削性能。     

纳米TiN改性金属陶瓷刀片的铣削性能

制备了两种纳米TiN改性金属陶瓷可转位铣刀片ToolA和ToolB。研究了这两种新型面铣刀在切削正火态45#钢时的铣削性能及其失效机理。试验结果表明,两种试验铣刀片在Vc=294m/min,fz=0.16mm/z,ap=0.5mm条件下铣削45#钢时,均未发现“崩刃”现象,并全都以“磨损”的形式失效,刀具寿命较长。此外,在同样切削条件下,ToolA具有良好的抗氧化磨损性能,而ToolB有更高的耐机械冲击能力;高温扩散和氧化磨损成为导致纳米TiN改性铣刀片磨损失效的主要原因。     

Feasibility study of the minimum quantity lubrication in high-speed end milling of NAK80 hardened steel by coated carbide tool

High-speed milling of hardened steels generates high cutting temperature and leads to detrimental effects on tool life and workpiece surface finish. In this paper, feasibility study of the minimum quantity lubrication (MQL) in high-speed end milling of NAK80 hardened steel by coated carbide tool was undertaken. Flood cooling and dry cutting experiments were conducted also for comparison. It is found that cutting under flood cooling condition results in the shortest tool life due to severe thermal cracks while the use of MQL leads to the best performance. MQL is beneficial to tool life both in the lower speed cutting and the higher speed cutting conditions. A less viscous oil of MQL is essential in high cutting speed so that cooling effect can be effective. SEM micrograph of the insert shows that the use of MQL in high-speed cutting can delay welding of chips on the tool and hence prolongs tool life as compared with dry cutting condition. The application of MQL also improves machined surface finish in high-speed milling of die steels.     

数控铣削参数模糊正交优化及实验研究

为了充分考虑数控铣削加工参数优化中的不确定性问题,运用模糊正交优化法研究铣削加工中满足高材料去除率和大刀具耐用度要求的切削参数优化。通过正交试验,获得不同切削用量下的刀具耐用度,并以模糊数学方法建立刀具耐用度和材料去除率隶属函数,计算模糊综合评价隶属度。结果表明:优化结果与模糊综合评价直观分析结果是一致的。     

行星复合铣削及其刀具研究

行星复合铣削方法是复合加工方法的一种实现形式,该加工方法所产生的切削力较普通端铣加工的切削力有大幅度的降低,从而能有效地降低切削热、减少工件变形、提高刀具寿命。行星复合铣削方法切削力大幅度地降低的主要原因是该方法的切削轨迹使其能将厚切削层分解为细小的切削层,而该方法中的立铣刀的螺旋角和半径对实际切削力的影响很小。行星复合铣削方法在刀盘低速旋转时就能实现高速切削,有效地避开了高速旋转刀盘的动平衡问题,结合其切削力小的优势,通过增大刀盘直径并增加立铣刀数量来提高加工效率。行星铣刀采用行星轮系结构,能够达到行星复合铣削方法切削轨迹要求,具有扭矩大、运转可靠等优势。     

基于残余高度控制的球面数控加工宏程序编制

通过分析数控加工时凸球面的残余高度与切削层的关系,确定宏程序的参数变量,使每一切削层的残余高度值一致;并且编制了通用的凸球面数控铣削加工宏程序,在保证加工质量的前提下,以可变的行间距生成高效率的数控加工刀具轨迹。     

利用大进给量铣削提升模具制造生产率的研究

大进给量统削(High Feed Cutting/HFC)工艺是一种以整个铁刀直径用全切削(α_e=D)的方式,同时采用较小的切削深度(即背吃刀量α_p)和很高的进给速度进行切削的高效切削工艺,有很高的材料切除率。其目的是显著缩短粗加工或半精加工的时间,因此,原则上大进给量铣削(HFC)是属于高效铣削(HPC)工艺的范围。常规的高效铣削(HPC)工艺是一种通过高的吃刀量(α_p,α_e)、高的进给速度(v_f)和切削速度(v_c)实现高材料切除率的切削工艺。而大进给量铣削(HFC)工艺,顾名思义,显然是专注于通过很高的进给速度实现工件多余材料去除效率,进而提高模具制造生产率的一种制造工艺。实现这种大进给量铣削工艺需要有特殊的刀具,为此,众多刀具供应商开发了具有能实现大进给量铣削的几何形状的刀具,以达到提高生产率的目的,其原理就是通过减小刀具主偏角进而增大刀具切削刃与工件接触长度来实现的。     

硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢刀具寿命研究

AISI410不锈钢广泛应用于各种工业设备的制造,如汽轮机叶片,各种泵的机械零件和蒸汽设备等。加工过程中存在着导热率低、加工硬化严重、切削力大等问题,属于典型的难加工材料。本文通过硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢正交试验,研究了硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢时刀具寿命的变化规律,归纳了相应的刀具寿命模型,并对其中的各影响因素的独立作用效果进行了分析。试验结果表明:硬质合金涂层刀片加工AISI410不锈钢时,铣削方式、每齿进给量、切削速度、轴向切削深度对刀具寿命的影响依次减小;切削速度越低,每齿进给量对于刀具寿命的影响越大;切削效率一定时,降低切削速度增大每齿进给量有利于延长刀具寿命。     

微细铣削铝合金6061表面毛刺研究

目的揭示微细铣削铝合金6061过程中,铣削工艺参数(切削深度a_p、每齿进给量f_z、切削速度v)、顺逆铣方式、刀具磨损对毛刺大小及形态的影响规律,为控制铝合金6061毛刺,提高表面质量,优化切削工艺提供参考。方法基于单因素试验方法,采用涂层硬质合金微直径铣刀,对铝合金6061进行了铣削加工试验,分别对切削参数单因素试验的逆铣、顺铣顶端毛刺大小数据以及刀具磨损、毛刺形态信息进行采集和分析。结果直观绘制了a_p、v、f_z对逆顺铣两侧顶端毛刺大小的影响规律图。单因素切削速度试验中,顺铣侧毛刺最大为323μm,逆铣侧最大为268μm;单因素每齿进给量试验中,顺铣侧毛刺最大为332μm,逆铣侧最大为331μm;单因素切深试验中顺铣侧毛刺最大为314μm,逆铣侧最大为264μm。结论逆铣比顺铣的顶端毛刺小,随切削深度增加,毛刺依次呈现长条须状、撕裂状、波浪形锯齿状。刀具磨损是造成切削过程不稳定的重要因素,同时也会造成毛刺形态和大小不稳定。为尽量减少毛刺,应采用锋利刀具和逆铣方式,控制切削深度,选择合适的切削速度和进给量。     

波形刃锥度立铣刀优化设计

基于Advant Edge仿真软件,利用二维正交切削数值模拟对2226-148合金锥度铣刀几何角度进行优化,获得最佳实际前角、法向前角、径向前角、刃口半径以及螺旋角等刀具制造参数。试验结果证明:基于切削过程数值模拟设计的后波刃锥度铣刀切削性能优异,综合性能达到进口山高(SECO)同类刀具水平,刀具抗崩刃性能有明显改善,具备大批量推广运用的条件。