一种适于数控车削的断屑槽型的设计与实验

根据数控车削对断屑效果及切屑形态的特殊要求，从切屑材料的本构出发，在产生连续带状切屑的条件下，由所建立的新的切屑折断准则，设计了一种卷屑槽型，使切屑经第二次变形而折断，取得了良好的断屑效果。     

PCD车刀断屑器的结构设计

PCD车刀被广泛应用于航空航天、汽车零部件等精密制造业,但在切削加工中产生的切屑缠绕在工件与车刀上,降低工件表面质量和生产效率,缩短车刀使用寿命。根据切屑折断条件,提出了"两夹一调"的设计准则,设计并制作了一种应用于PCD车刀的断屑器。该断屑器具有不改变车刀原有结构并且断屑范围可调节的特点,可以作为PCD车刀的附件。以铝合金材料为例进行了切削试验,并观察切屑形状,试验结果表明该断屑器能够解决断屑问题且效果稳定,可以提高机械加工过程中的加工质量和效率,也为研制其他类型刀具的断屑器提供了借鉴思路。     

可转位刀片断屑槽对切屑卷曲半径影响的分析

在对断屑槽形状和切屑向上卷曲分析基础上,研究了三种典型断屑槽对切屑影响作用,并计算切屑卷曲半径的大小,对切屑折断预测提供了一定的借鉴作用。     

高强度材料车削机械断屑器设计分析

针对304奥氏体不锈钢为代表的典型高强度、车削加工难断屑材料,设计了一种具有主动机械动力的切屑二次折断装置.断屑装置由直流电机提供动力,在切屑流向断屑器时,通过旋转的内断屑刀和固定的外断屑刀共同作用折断切屑.实验和仿真对比,分析了304奥氏体不锈钢在不同切削用量下使用该断屑器辅助车削和干切削时切屑形态,以及在各切削用量下使用断屑器辅助车削的优化效果,并得出断屑器取得良好断屑效果及最大程度降低前刀面温度的优化切削参数.验证了其在不同切削用量下均能够稳定可靠地断屑,避免了切屑缠绕问题,降低了刀具车削时前刀面的温度并提高了生产效率.     

三维断屑槽的断屑原理与设计

一、前言 在切削加工中,切屑的控制是一个极为重要的问题,直接影响切削加工的效率和质量。带状切屑不仅会损伤工件的已加工表面、打坏刀具、降低生产率和危及操作者安全,而且会造成停机误工。因此,断屑是急待解决的问题。由于断屑问题涉及工件材料、机床、刀具和切削用量等综合因素,虽有许多断屑方法,但适应20CrMnTi材料良好断屑的较佳方法,还是在刀具上采用三维断屑槽。     

聚晶金刚石刀具的断屑槽尺寸参数设计

为解决聚晶金刚石（PCD）刀具在铝合金材料切削过程中的切屑缠绕问题，在PCD刀具的前刀面上设计了断屑槽。通过对切屑受力过程和断屑槽断屑机理的分析、切削几何关系的推导和有限元切削仿真实验，提取了5个PCD刀具断屑槽参数，即棱带宽度、倾角、反屑角、槽宽和反屑面转角。建立了PCD刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的计算公式；改进了槽宽的计算公式；确定了倾角和反屑面转角的取值范围。结合5个断屑槽参数的求解过程，提出了PCD刀具断屑槽尺寸参数的设计方法。应用激光在PCD刀具前刀面加工出断屑槽，通过铝合金材料的切削实验对所设计的PCD刀具断屑槽的断屑效果进行验证，实验结果表明，所设计的PCD刀具断屑槽能够扩大刀具断屑的切削用量范围，具有良好的断屑效果。     

硬质合金刀片断屑槽槽型对其切削性能的影响

采用具有多种断屑槽槽型的同种基体材质的刀片进行车削实验,应用高速摄影机捕捉切削区域切屑产生、流出、卷曲和折断过程。通过磨损测量仪观测断屑槽,并结合切屑形态分析,明确断屑槽合理几何形状;通过三维受力分析仪采集切削过程中的振动和切削力信号,揭示断屑槽对切削力的影响规律;综合切削参数、断屑槽几何结构和切削力三方面的因素,最终确立断屑槽槽型与进给量对切屑折断的作用机制。研究数据以期为断屑槽设计与车削刀具的应用提供数据支撑。     

切削加工中切屑的处理

基于切屑的产生,介绍了切屑的处理方式,包括利用断屑槽方式控制切屑、改变刀具的几何角度、改变切削参数、加装断屑装置、应用激光位移传感器和利用低频震动断屑等。分析认为,切削加工中对切屑的管理是一个长期的课题,排屑的方式将随着科技的进步发展产生更多更新的切屑控制方法,但最终其目标在于保障设备运行的稳定性、高效性和安全性。     

新型圆弧角回转断屑器设计与切屑折断实用预报公式的建立

依据断屑原理,研究和设计一种新型圆弧角回转断屑器。该断屑器在整体上呈圆台状,在锥面上均匀设置了圆弧角。结合压板,断屑器实现断屑可靠、断屑范围宽、操作简便、使用寿命长等功效。同时推导出在该装置下的切屑过销钉的回转轴线与切屑流速方向所形成的剖面内的折断和切屑沿回转断屑器回转折断两种极限情况的切屑折断实用预报公式;进行了两种极限情况的断屑试验,试验研究结果验证了该断屑器的有效性。     

电磁断屑器

在金属切削机床加工中,铁屑不易折断已成机械加工中普遍问题,尤其在加工塑性金属材料时,形成的带状屑,有时缠绕在工件或刀具上,拉伤工件表面或打坏切屑刃,甚至伤人,影响已加工表面的光洁度;而在加工铸铁等脆性材料时,切屑崩碎或碎片飞溅伤人,并易研损机床滑动表面.为了克服断屑不畅带来的负面影响,经过长期研究和反复实践,我们提出了"电磁自动断屑器"新课题.     

纳米TiN改性金属陶瓷刀具的磨损性能研究

研究了纳米TiN改性TiC金属陶瓷刀具（纳米改性金属陶瓷刀具，下同）与普通Ti（C，N）基金属陶瓷刀具及硬质合金刀具在切割正火态45钢时的磨损曲线及磨损机理。结果表明：纲米TiN改性TiC基金属陶瓷刀具的效果明显；与硬质合金刀具相比，纳米改性金属陶瓷刀具优良的综合性能使其具有更同的耐磨性。刀具的失效形式主要是磨损及崩刃。     

小模数(m_n≤1.75)剃齿刀轮齿刚度的研究

本文分析了小模数通檀剃齿刀的啮合刚度特性,研制了小模数剃齿刀轮齿三维有限元网格自动生成的程序,为建立小模数剃齿刀挠曲变形影响函数奠定了基础,对于小模数剃齿刀的优化设计有一定参考价值。     

两种新型剃齿刀的结构设计与性能分析

论述了现有标准剃齿刀存在的缺点,特别是齿形中凹误差和使用寿命较低等国内外长期以来急待解决而又未能解决好的问题.介绍了新型剃齿刀的结构设计和性能分析以及必要的试验结果.新型剃齿刀结构新颖,性能可靠,基本上解决了标准剃齿刀存在的主要问题.     

切削铸铁的刀具用新材料

介绍了选择铸铁切削用刀具需考虑的因素,可用于不同牌号铸铁的切削用刀具新材料有硬质合金刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具和超硬刀具。用于铸铁切削的整体硬质合金刀具的研究和应用成果各有两项,涂层硬质合金新材料有3种,陶瓷刀具和超硬刀具研究不多,研究最多的是金属陶瓷刀具,尤其是纳米金属陶瓷刀具材料。     

新构形硬质合金插齿刀制造模型

随着硬质合金刀具的广泛应用,硬质合金插齿刀的研究越来越受到齿轮制造业的重视。从提高新构形硬质合金插齿刀异形凸曲前刀面铲磨精度的角度出发,根据微分几何的包络理论及新构形硬质合金插齿刀设计模型,推导出铲磨新构形插齿刀异形凸曲前刀面的数学模型。     

隧道掘进机刀群与盘体支撑筋耦合布置设计

刀盘是全断面隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)的关键部件,TBM刀盘系统设计直接关系掘进效率和可靠性。刀盘系统设计的关键是复杂岩石边界下刀群布置设计与刀盘盘体结构设计,二者相互耦合,相互影响。分析刀群与盘体支撑结构之间空间位置耦合以及支撑结构与刀盘强度刚度之间的非线性耦合关系,建立刀群与盘体支撑结构耦合布置优化模型,提出多子系统协同进化的刀具适应性布置与盘体结构耦合设计方法。以引洮工程为例进行验证,结果表明：支撑筋初始安装角与刀盘强度、刚度之间存在非线性函数关系,多子系统协同进化方法求解出的刀群与支撑筋耦合布置方案的最大等效应力、最大变形量、不平衡力矩、不平衡力、顺次角度等指标相比原方案降低了30%以上,以此证明提出的耦合优化模型及其求解方法的可行性和有效性,可为TBM刀盘系统设计提供一定的借鉴与方法支撑。     

硬质合金群钻钻尖的试验研究

群钻钻尖具有较好的排屑性能,但群钻钻尖参数源于高速工具钢材料,其几何参数不适合于硬质合金。本文设计出一种排屑性能良好的硬质合金群钻钻尖,试验证明其分屑、断屑能力及切削性能优于硬质合金标准钻尖钻头。     

五坐标数控加工的理论误差分析与控制

对五坐标曲面加工中由离散线性运动逼近理想刀具轨迹所引起的理论加工误差进行了较严格的分析。基于五维线性包络运动分析,得出了适用于多种类型刀具的加工误差估计的通能表达式。该误差是三维意义下较严格的刀具包络成型误差,综合考虑了零件表面的局部几何形状、刀具的形状尺寸与刀轴控制参数、走刀进给方向、机床旋转/摆动机构参数以及走刀步长的影响。在此基础上,分析了减小加工误差的措施,给出了能较严格满足给定精度要求的走刀步长估计算法,有效控制加工误差并提高刀具轨迹质量。     

Selecting optimal set of tool sequences for machining of multiple pockets

In computer-aided manufacturing domain, the selection of cutters significantly affects the machining time. However, it is difficult for humans to determine the optimal or near-optimal set of cutting tools, in particular for complex parts with multiple features. Traditionally, every feature is machined one-by-one, and no cutter sharing is taken into consideration. To perform machining operations efficiently, both the number and size of cutters should be selected carefully. Therefore, this paper proposes a new approach to determine optimal cutting tool sequences for machining multiple features in a single setup, which has been implemented and integrated with a feature-based process planning system for the generation of a numeric control code. To seek a general approach to compute the coverable area of each cutter for machining arbitrary region shapes in the case of multiple cutters combination, a new algorithm is introduced by improving the scan line-based polygon filling algorithm. To do so, the features with the nonpolygon profiles have to be approximated as polygons according to the requirement of the tolerance. The proposed method has been verified by experiments.     

基于LabVIEW的双铣刀数控机床控制系统

为解决单铣刀螺杆铣床在加工塑料行业挤出机螺杆时存在效率低的问题,将采用工业计算机和运动控制卡设计开发开放式数控系统的技术应用于研制高效的双铣刀数控螺杆铣床中.开展了螺杆外形和现有螺杆加工过程的分析,建立了机床在螺杆加工时各个轴之间的关系,提出了采用虚拟仪器软件LabVIEW及其motion模块和NI公司的PCI-7390运动控制卡,设计双铣刀同时加工的专用铣床及其控制系统的方法;在理论上对双铣刀数控机床的可行性和加工效率进行了评价,并进行了两把铣刀同时加工螺杆的实验.研究结果表明,所研制的双铣刀数控机床不仅实现了两把铣刀的同时加工,使加工效率提高了10％以上,加工系统还具有工作界面简单、易懂,容易上岗操作的优点.