采用DOE对十字轴硬态断续切削的研究与应用

DOE是以概率论与数理统计为理论基础、合理安排试验的一种方法论。它研究如何高效而经济地获取数据信息、科学地分析处理、得出正确的结论。硬态切削是本世纪最富有生气的切削技术之一,它可以部分地代替磨削的工作,而且在绝大多数场合都可以实施干式切削,如何成功实施硬态切削工艺已成为世界各国致力研究的重点课题。通过三个因子的一般全因子试验方案进行试验、对比分析得出的最佳切削参数和刀具,在生产实践中能够有效降低废品率,并且过程能力指数Cpk达到较好水平。现该工艺已经广泛应用于生产。     

高速干切削过程的三维有限元仿真与试验

针对淬硬轴承钢的干态车削过程,在Abaqus中建立考虑PCBN刀尖半径的热力耦合三维有限元切削模型。首次仿真预测出周期性绝热剪切引起的三维锯齿形切屑,并且切屑在刀屑接触面上的特征线和材料挤压流动方向,以及切屑自由表面沿进给量方向和沿切削深度方向的切屑形态与实际加工形成的切屑形态都能够很好的吻合。通过对切削力、切削温度,切削力和切屑形态预测分析,并与实验数据的比较,揭示了刀尖半径和主偏角对切削过程的影响。研究发现:刀尖半径增大到0.8mm时,工件材料挤压变形更显著,平均切向力增大了17N,与实验结果比较相符。斜角切削过程中材料受到的挤压变形力更大,温升更加明显,最高温度达到1289℃,与试验测量的切削区平均温度1100℃接近;预测的平均切向力为150N,与实验值相差只有7%。     

淬硬轴承钢高速切削过程的实验与仿真

通过切削实验和有限元仿真相结合。研究了3种典型刃口形式即锋利切削刃口、倒圆刃口和倒棱刃口对高速切削高硬度（60～62HRC）的GCr15材料时的切削温度、切削力和已加工表面残余应力的影响规律。结果显示，在硬态切削条件下，倒棱形式刃口产生的切削热传给刀具和已加工表面的比例较少。对已加工表面残余应力的仿真结果表明，倒棱刃口与倒圆刃口都在已加工表面表层存在拉应力，在距表层150～200μm之间存在一最大的压应力，数值都是-200MPa左右，所不同的是倒圆刃口形式的残余应力变质层的厚度要大一些，与实验数据相比，残余应力的变化规律相同，应力变质层厚度相同，但实验得到的最大压应力数值要大一倍左右。     

硬态干式切削GCr15时的临界硬度

通过对不同硬度淬硬轴承钢GCr15的切削力、切削温度、已加工表面质量的切削试验研究,得到了被加工材料硬度对上述各量以及切屑形态、硬度、变形系数的影响规律,提出了临界硬度的概念,并得到了50HRC为区分硬态切削与普通切削GCr15的临界硬度.     

硬态切削对GCr15耐磨性能影响的研究

针对硬态切削过程中工件被加工表面出现白层 ,表层组织和硬度均发生变化的现象 ,用PCBN刀具硬态切削和传统磨削的GCr15工件的耐磨性进行了对比试验。试验发现 ,在高相对滑动速率下 ,磨削加工的试件磨损量很小 ,耐磨性能明显优于车削加工的试件 ;而低相对滑动速率情况下 ,即使高速重载 ,车削加工试件与磨削加工试件的磨损量都很小 ,车削加工试件的耐磨性甚至优于磨削加工试件     

硬态切削中的冷却润滑技术

硬态切削是兼顾生态环境的重要性和制造业的经济性和新型制造技术,其切削参数与常规切削过程有很大的差别。文章提出了硬态切削中切削液使用的新概念,即喷雾冷却,低温冷却和最小量冷却润滑技术等。并给出了几种冷却方式的原理。     

涂层刀具磨损对工件表面质量的非线性影响关系

在高速硬态切削过程中,涂层刀具高速切削失效形态分为非正常磨损（破损）与正常磨损两种。刀具非正常磨损失效发生在低速切削时,而高速切削过程中的刀具失效形式倾向于后刀面磨损、边界磨损和切削刃斜面磨损等多种一常磨损彤式的组合。本文通过涂层刀具高速车削45#钢的试验,研究了刀具磨损对工件表面质量的影响。试验表明：提高切削速度,工件已加工表面质量并未随刀具磨损情况加剧而呈线性下降,刀具磨损对已加工表面质量负面影响作用的减轻,使表面质量在一定程度上得到了改善。     

硬态切削冷挤压凸模表面粗糙度的试验研究

应用正交试验法研究了硬态切削冷挤压凸模时,切削用量与刀尖圆弧半径对加工表面粗糙度的影响规律,找出了影响加工表面粗糙度的主要因素,得出了最优切削加工参数组合,最后通过了验证试验。     

清洁高速硬切削模具钢的仿真与试验研究

高速切削H13淬硬模具钢时刀具寿命短、刀具磨损严重等问题突出。基于清洁切削技术,采用硬质合金涂层刀具进行高速硬切削H13钢的仿真试验,研究干式、清洁切削介质(冷风、低温氮气和液氮)对涂层刀具硬切削性能的影响,探究运用清洁切削技术提升涂层刀具寿命的可行性。研究表明：与干式切削相比,清洁切削介质可以有效地控制切削区域温度,减少刀具磨损,延长刀具寿命;液氮切削时切削合力减少9.8%,切削区域温度下降12.4%,刀具寿命提高55.6%,可获得最好的刀具切削性能。研究可为H13钢的清洁高速硬切削加工提供参考。     

高速切削温度场的三维有限元建模与动态仿真

根据温度场控制方程及其边界条件,建立高速切削的三维有限元分析模型,将切削过程的温度分布和变化情况以及切削速度、进给量和切屑厚度等对切削温度的影响进行仿真分析,与相同切削条件下的二维仿真结果和实际测试结果进行对比,可以得出结论:三维建模仿真得到的高速切削温度变化趋势与相关文献结果基本一致,但三维仿真获得的温度值比二维仿真要高些,并且三维仿真的温度值更接近于实际测量值。