DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性，基于绝热剪切理论，以切削速度为变量，采用单因素实验及有限元仿真方法，提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时，切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构，由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成，而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化，从而导致切屑横向裂纹的产生；切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大，毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工，高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降，同时可抑制侧向裂纹的扩展。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速铣削切屑形态研究

进行涂层硬质合金刀具高速切削TB6钛合金试验,对不同冷却润滑条件下钛合金切屑形态的表面形貌及几何特征进行研究,对锯齿形切屑的绝热剪切带微观组织进行分析。研究表明,切屑自由端出现的毛边随着切削速度的增加,其几何尺寸增大,频率增加,锯齿化程度增加;随着冷却润滑条件的改善,毛边现象趋于减弱。绝热剪切带的生成及演化是产生锯齿形切屑的主要原因。     

微切削中的切屑变形系数及切削变形研究

微细产品的需求增大使作为微细产品主要加工方式的微切削受到高度重视。研究微切削过程的变形程度可以预测和控制切削参数,设计高效刀具,提高产品质量。然而微切削过程中的变形剧烈,很难测量。切屑变形系数能够真实反映切削过程中变形且直观易测,研究基于微切削中的切屑变形系数,通过提出的微切削模型描述微切削变形情况;设计正交微车削试验获得微切屑变形系数和切削力,计算第一变形区的剪切角、应变、应力。结果表明正交微切削中的切削厚度（进给量）增大时,切屑变形系数增大;剪切角随进给量增大而增大,用微切削模型得到的剪切角比用宏观切削模型要小：第一变形区的总剪切应变随切削速度的增大而增大,随进给量的减小反而增大;微切削中剪切应力比正应力大,当进给量减小时,应力大致增大,表现出明显的尺度效应。试验证明用切屑变形系数描述微切削中的变形方法简便、有效。     

工艺参数对球墨铸铁高速平面铣削性能影响的试验研究

通过研究球墨铸铁高速平面铣削加工的工艺技术,分析了切削工艺参数对主轴功率占比、表面粗糙度及切屑形态的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和切削深度的增加,主轴功率占比基本呈线性增大;随着切削速度的增大,主轴功率占比逐渐增大到某一值后又减小;表面粗糙度值随切削速度的增加线性减小,随每齿进给量和切削深度的增加变化不显著;随着切削速度的提高,典型切屑形态由卷曲状过渡到薄片状再到碎屑状,且切屑颜色逐渐呈现金黄色,切削深度和进给量对切屑形态的影响不明显。因此,对球墨铸铁高速平面铣削而言,在选择合理的切削深度和进给量的前提下,适当提高切削速度对主轴功率占比影响不大,却能在提高切削效率的同时,获得更好的加工质量。     

硬质合金涂层刀具车削钛合金TC4切屑表面形貌及毛边研究

采用硬质合金涂层刀具车削钛合金TC4,研究了切屑自由表面、后表面形貌,分析了切屑毛边齿高度和宽度随切削速度和进给量的变化规律。结果表明:在较低的切削速度下,切屑后表面出现因不规则切削刃或硬质粒子而产生的平行条纹;在较高的切削速度下,出现因粘结产生的凹坑;随着切削速度的增加,切屑上端毛边的齿高度逐渐增加,而齿宽度变化不大;随着进给量的增加,毛边齿高度和宽度都逐渐减小。     

高速切削铝青铜锯齿形切屑破坏有限元分析

根据霍普金森压杆试验数据拟合得到Johnson-Cook本构模型中的参数,基于Abaqus/Explicit的J-C材料本构模型模拟高速正交切削QAl9-4,仿真分析了切削速度、切削厚度、刀具前角等切削参数对切屑锯齿化程度的影响。研究结果表明:切屑的锯齿化程度随切削速度的增加而增大,随着切削厚度的增大而增大,随着刀具前角的减小而增大。研究结果可为优化切削参数提供参考依据。     

钛合金切削性能及绝热剪切带微观形态研究

采用正交试验方法对钛合金进行切削试验,研究了切削用量和刀具前角对切削力和锯齿化程度的影响规律,并采用金相显微镜对锯齿形切屑的切屑形貌和绝热剪切带内材料特征进行观察和分析。结果表明:进给量和背吃刀量对切削力的影响高度显著,刀具前角对进给力的影响高度显著而对主切削力的影响显著;刀具前角、进给量、切削速度对锯齿化程度的影响显著性依次减小;随着锯齿形切屑变形程度增加,绝热剪切带内组织特征由形变带向转变带转化;锯齿形切屑裂纹形成于绝热剪切带与下一个梯形基块的交界处,并沿绝热剪切带方向扩展;刀具前角对裂纹影响较显著,当刀具前角为10°时,裂纹更加明显。     

切削工艺对Ti6Al4V合金锯齿形切屑的影响研究

通过实验研究了切削速度和切削厚度对Ti6Al4V合金锯齿形切屑、齿距和锯齿化程度以及绝热剪切带微观组织转变的影响,并对锯齿形切屑的形成过程及机理进行了分析。结果表明:随着切削速度的增加,锯齿形切屑单元的尺寸和切屑的锯齿化程度不断增加,切屑锯齿的剪切带更容易形成转变带,在切削速度为550 r/min时剪切带中基本都由转变带组成。随着切削厚度的增加,齿距不断增大,当切削厚度0.3 mm后锯齿化程度变化幅度减小;当切削厚度从0.2 mm增加至1.0 mm时,剪切带组织逐渐从形变带转变为形变带+转变带,并在切削厚度为1.0 mm时完全形成转变带。     

高速切削30CrNi3MoV淬硬钢切屑形成机理的试验研究

通过30CrNi3MoV淬硬钢的高速切削试验,观察和测量不同切削条件下切屑形态的演变过程、锯齿状切屑形成的临界切削条件、切削力.结果表明,切削速度和刀具前角是影响切屑形态和切削力的主要因素,随着切削速度的提高,在某一临界切削速度下,切屑形态由带状屑转变为锯齿状切屑,随着刀具前角由正前角逐渐变为负前角,临界切削速度明显减小,当锯齿状切屑形成时,切削力大幅度降低.使用金属切削过程中绝热剪切临界切削条件判据对锯齿状切屑形成临界切削速度预测的结果表明,锯齿状切屑形成的根本原因是主剪切区内发生周期性的绝热剪切断裂.     

SKD11硬切削锯齿形切屑形成机理试验研究

针对淬硬钢SKD11硬切削形成的锯齿形切屑,通过金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了切屑的金相组织和微观形貌,分析了不同的切削速度下锯齿形切屑的特点,讨论了绝热剪切发生时剪切带内动态剪应力和温度的变化规律。研究结果表明：SKD11硬切削在低速和高速切削时均产生锯齿形切屑;提高切削速度有利于锯齿化程度的增加;锯齿形切屑的形成同时存在断裂和绝热剪切两种机制,并且随着切削速度的提高,切屑由周期断裂型向绝热剪切型转变;在绝热剪切过程中剪应力变化呈现二次曲线形式,且切削区温度对动态剪应力变化曲线具有较显著的影响;通过提高切削速度可以提高切削温度,抑制材料的硬化效应,引发剪切失稳,从而减小切削力。