加工Ti-6Al-4V硬质合金立铣刀的几何参数优化仿真研究

Ti-6Al-4V属于难加工材料,具有热导率低、加工硬化现象严重和弹性模量低等特点,而硬质合金刀具对该材料具有较好的加工性能。刀具的几何参数对刀具上的应力、切削力、切削温度和加工表面质量有重要影响,故可以通过优化刀具几何参数来获得刀具的最优切削性能。建立三维铣削有限元模型,经过切削仿真试验分析硬质合金平头立铣刀的螺旋角、径向前角及径向后角对切削过程中的最大正应力、切削力及切削温度的影响,实现刀具几何参数的优化设计。     

基于钛合金三维铣削仿真的立铣刀设计参数优化

以钛合金圆角立铣刀的槽前角、芯厚、齿间角和螺旋角为因子,采用正交实验设计方法,对9种采用不同参数组合的铣刀设计方案侧铣加工Ti-6Al-4V(TC4)进行了三维铣削仿真。根据仿真结果,以切削力和切削温度为刀具性能评价指标,初步优选了3个刀具优化设计方案。通过切削实验,将3个初选方案铣削加工TC4的切削性能与现有方案进行了对比,结果表明3个初选方案中有2个方案的性能要显著好于现有方案,从而证明了有限元切削仿真在刀具设计优化方面有效性,并最终确定了一个最佳方案。     

医用钛合金切削加工中切屑变形机理研究

在分析医用钛合金材料Ti-6Al-4V特性的基础上，首先从理论上阐明了钛合金切削加工的切屑变形机理，然后采用试验研究方法，从切屑变形系数ξ与刀具前角γ0的关系、显微组织结构特征两方面对切屑变形机理进行深入研究，发现钛合金Ti-6Al-4V高速切削时切屑变形的主要特征是集中剪切滑移；切屑变形系数ξ随刀具前角γ0的增大而减小，在保证切削刃强度的前提下，增大刀具前角可改善钛合金的切削性能；同时Ti-6Al-4V钛合金的典型（α-β）相金相组织使其成为难切削加工材料，应积极采取措施减少其给切削加工带来的不利因素。     

自制硬质合金刀具加工钛合金时的铣削性能研究

利用有限元仿真手段,以切削力和切削温度作为评价标准,完成了钛合金加工用硬质合金四刃平头立铣刀几何参数的设计与优选,并基于优化后的参数自行制备得到了硬质合金刀具实体。通过开展自制立铣刀在Ti-6Al-4V材料表面的槽型铣削实验,系统研究了切削用量对加工表面质量,尤其是槽型边沿毛刺的影响趋势。根据自制与商用四刃平头立铣刀在相同切削条件下的加工效果及刀具磨损情况对比,证实了自制刀具在减小毛刺尺寸、降低加工表面粗糙度以及提高刀具使用寿命等方面的性能优于商用刀具。     

航空钛合金铣削过程有限元数值模拟

基于材料损伤理论确定了切屑分离准则,建立了钛合金TC4构件铣削过程的有限元模型,利用商业有限元软件(ABAQUS),在给定切削参数条件下,采用不同几何参数(前角、后角、螺旋角)的刀具对钛合金TC4的铣削过程进行了有限元模拟,研究了切削力和切削温度随刀具角度变化的规律,结果表明:铣刀的前角在10°~20°,后角为12°~20°,螺旋角为30°~45°时比较适合钛合金TC4的铣削。     

丝锥全生命周期参数对攻丝性能影响的研究

采用正交试验法完成了HSS/Co-M35含钴高速钢丝锥加工Ti-6Al-4V钛合金的攻丝试验。利用极差分析法研究了丝锥全生命周期参数即丝锥前角(刀具设计参数)、刃口钝化半径(刀具制造参数)、主轴转速(刀具使用参数)对攻丝性能的影响。利用综合评分法将扭矩max、轴向切削力max和切削温度max等3项攻丝性能指标转化为单一综合切削性能指标y*i,分析结果表明:攻钛合金时丝锥全生命周期参数取刃口钝化半径0.01 mm,丝锥前角10°,主轴转速150 r/min时最优。通过试验与数值模拟获得的扭矩值及趋势、切屑形态及切削刃对比图,验证了在Advant Edge FEM软件中建立的丝锥攻Ti-6Al-4V钛合金模型的可靠性。     

钛合金Ti-6Al-4V高压冷却车削过程有限元分析

随着钛合金的广泛应用,改善其切削加工性、提高加工表面完整性的试验研究也已得到广泛重视,但对该过程的仿真分析尚不成熟。通过Deform 3D仿真软件建立有限元仿真模型,模拟钛合金Ti-6Al-4V在干切削、普通冷却及高压冷却环境下的车削过程,研究切削环境对切削力、切削温度等加工过程量的影响,获取已加工工件距离加工表面不同深度的残余应力分布,分析高压冷却对钛合金Ti-6Al-4V加工表面残余应力的影响规律。通过钛合金Ti-6Al-4V车削试验测量切削力及刀具表面切削温度,并与有限元仿真模型对比,以验证其可靠性。仿真结果表明:随着切削液压强的增加,切削力增加,刀具表面切削温度降低,高压冷却可有效增强切削液的冷却作用。干切削时,已加工表面(d2=0)为残余拉应力;随着切削液压强的增加,已加工表面残余应力状态逐渐由残余拉应力向残余压应力转变,当切削液压强为200 bar时,已加工表面残余应力为残余压应力,且此时已加工表面残余压应力为最大值。随着测量深度的增加,残余应力值增大,在所有切削试验中,最大残余压应力值均在距离已加工表面相同距离。仿真结果与试验结果的对比证明了有限元仿真模型的可靠性,为钛合金Ti-6Al-4V高压冷却加工热力耦合分析和优化设计提供了理论依据。     

45°螺旋角立铣刀的介绍

在我厂制造的平面磨床中,吸铁台面工件很多。每块吸铁台面上镶磁铁块的槽子,约有四十条左右,并且必须经铣床加工。槽子尺寸一般为R10×20公厘(深)×100公厘(长)左右。过去采用标准立铣刀加工,由于其螺旋角和前角较小,效率很低,光洁度差,刀具寿命亦较短。在改用45°旋角立铣刀(如右图)以后,就克服了这些缺点。它是根据苏联[]立铣刀的几何形状改性的。其螺旋角。一般大45°或55°。由于螺旋角较大,这样就使切削刃口所受切削力均匀。增大了前角后(r=12°),就使刀刃容易切入金属而便于游行切削。容屑槽圆弧R也增大到2.5公厘,并经过抛光,这样不…     

硬质合金铰刀

一、使用范围硬质合金铰刀适用于精度和光洁度要求高的孔加工,包括箱体孔和A级零件孔的铰削。鲛刀有加工铸件和加工钢件的两种,加工铸铁所用的硬质合金材料为G2、G3、G6;加工钢件所用硬质合金材料为T15、T30、T60。二、刀具几何角度、特点铰刀前角0～3°,后角6～8°,前锥角6～10°,圆棱0.15～0.25毫米,切削刃光洁度为▽▽▽▽10。详见附图。由于铰刀采用了两前锥切削刃,切削面积增大,可以一次精铰而达到2级精度,光洁度达到▽▽▽7～▽▽▽9。且刀具磨损减小,寿命延长。一般高速钢铰     

φ3～6、φ8～12 45°立铣刀铣沟机

杭州刃具厂生产的45°螺旋角的立铣刀、原在万能铣床上加工,不但占用了很多万能机床,而且生产率低,68年该厂用上海工具厂钻头铣沟机形式机床改装成ф3～6、ф8～12二种规格的45°螺旋角立铣刀铣沟机床。图1所示为ф3～6、45°立铣沟机床外形。改装后机床较原来钻头铣沟机床的结构简单、刚性增强、体积缩小,而生产率却有所提高。