钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

刀具状态与切削过程的优化

刀具磨损是机械加工过程中普遍存在的一种自然现象,研究了刀具磨损状态对已加工表面质量的影响,主要是后刀面磨损量对工件表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响,同时也探讨了切削速度与表面粗糙度的关系,并对这些影响产生的机理进行了讨论.     

刀具磨损对FGH96试件加工表面完整性及疲劳性能的影响

粉末冶金高温合金FGH96的切削加工性极差,加工过程中刀具磨损严重,直接影响零件的加工表面质量和疲劳寿命。采用涂层刀具车削FGH96试件,研究刀具磨损对FGH96试件加工表面完整性及疲劳性能的影响规律。结果表明,随着刀具磨损量(刀具后刀面磨损量)的增加,试件表面粗糙度Ra会随之增大,加工表面显微硬度则逐渐减小;加工表面残余应力均表现为残余压应力状态,且残余应力绝对值随着刀具磨损量的增加而增大;加工表面塑性变形层深度则随着刀具磨损量的增加而加深。同时,当刀具磨损量VB≤0.15 mm时,在试件表面完整性的综合影响下,试件的疲劳寿命下降幅度较小;当刀具磨损量VB>0.15 mm后,试件的疲劳寿命则急剧下降;因此,为保证FGH96试件车削加工后的疲劳寿命,车削刀具的磨损量VB应控制在0.15 mm以内。     

钛合金铣削刀具磨损对表面完整性影响研究

为了掌握钛合金TC4铣削过程中刀具磨损对表面完整性的影响规律,通过对不同刀具后刀面磨损量下铣削钛合金工件的表面完整性测试,得出了刀具磨损对表面完整性的影响规律,并对其影响机理进行了分析.结果表明,在刀具处于初期磨损和正常磨损阶段,刀具的挤光效应引起的压应力占主导地位,而在刀具剧烈磨损阶段,加工过程中的热塑性变形引起的拉应力占主导地位;随着刀具后刀面磨损量的增加,刀具正常磨损阶段粗糙度值缓慢增加,剧烈磨损阶段粗糙度值迅速增加;随着刀具后刀面磨损量的增加,已加工表面的显微硬度值和表面层的硬化深度都随之增大.     

PCD刀具精密切削纯铜材料表面粗糙度及加工残余应力研究

采用正交试验法,基于PCD刀具研究切削速度、进给量、刀具前角以及冷却润滑方式对加工残余应力、表面粗糙度等参数的影响规律。结果表明,刀具前角增加,加工残余应力增加,表面粗糙度呈减小趋势;切削速度增加,加工残余应力与表面粗糙度先减小后增大;在干切、水冷以及微量润滑(MQL)三种方式中,采用MQL具有最小的加工残余应力和表面粗糙度;进给量对加工残余应力、表面粗糙度的影响最为显著,且随着进给量的增大而明显增加。采用切削速度200m/min、刀具前角10°、进给量0.05mm/r以及MQL方式可获得最佳的表面完整性。     

轴承钢硬态切削表面残余应力的研究

为了揭示轴承钢硬态切削中切削用量对工件已加工表面残余应力的影响规律,运用金属切削软件AdvantEdge在不同切削用量条件下进行了热力耦合切削仿真。结果表明:硬态切削后工件已加工表面出现残余压应力,随着深度的增加残余压应力值减小并逐渐转变为拉应力;切削速度和进给量对残余压应力影响较大,残余压应力最大值随着切削速度的增加呈先减小后增加的趋势,但作用深度变化较小,进给量增加时残余压应力最大值和作用深度均增加;背吃刀量增加时残余压应力最大值和作用深度变化幅度很小。研究结果可为残余应力控制和工艺参数优化提供理论指导。     

刀面粗糙度及刀刃锯齿状态对已加工表面质量的影响

为研究刀面粗糙度及刀刃锯齿状态对已加工表面质量的影响,特别采用不同刀面粗糙度和刀刃锯齿状态的硬质合金刀具进行薄切削铝合金的对比试验。试验表明:刀具各刀面粗糙度对已加工表面粗糙度和加工硬化有较大影响,刀面粗糙度增大,已加工表面粗糙度和加工硬化随之增大;刀刃锯齿状态对巳加工表面质量的影响程度可用锯齿影响系数来表征,随着锯齿影响系数的增大,巳加工表面粗糙度和加工硬化程度也增大。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用JobnSOn—Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热一机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律。结果表明：已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力。表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小。各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

车铣加工表面残余应力的研究

金属切削用量对工件的表面残余应力有着重要的影响.通过单因素正交车铣残余应力实验,研究了车铣加工65#钢时,分别改变切削速度vc和轴向进给量fa两个切削用量对已加工件表面残余应力的影响规律,并进行了理论分析.同时对比了车铣加工与一般车削加工的残余应力状态.研究结果表明随着切削速度vc的提高,工件表面残余拉应力随之增大,但当切削速度vc超过188.4 m/min时,工件表面残余拉应力急剧减小出现压应力;增大轴向进给量fa,工件表面残余压应力减小.