刀具在高速切削时的磨损机理研究

分析了高速切削时刀具的磨损形态,综述了典型高速切削刀具材料在高速切削时的磨损机理,讨论了高速切削铸铁时,陶瓷刀具、金属陶瓷刀具的磨损寿命.     

高速切削刀具磨损寿命的研究

分析了高速切削时刀具的磨损形态 ,综述了各种高速切削刀具材料 (包括陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具 )高速切削时的磨损机理 ,讨论了高速切削铸铁、淬硬钢和镍基合金时刀具的磨损寿命。     

硬质合金刀具切削Ti6Al4V的磨损机理及特征

为研究硬质合金刀具在不同切削速度下切削钛合金时,刀具材料中的合金成分对刀具磨损机理及特征的影响,采用YG8、YT15和YW2三种牌号的硬质合金刀具进行干切削Ti6Al4V试验。研究切削速度分别为48 m/min、71 m/min、100 m/min时,三种硬质合金刀具的磨损形貌与磨损机理,分析在低、中、高速切削时三种刀具的磨损机理对其磨损速度的影响。结果表明:低速切削时三种刀具均以黏结磨损为主;高速切削时YG8刀具仍以黏结磨损为主,YT15刀具在发生黏结磨损的同时会产生一定程度的扩散磨损和氧化磨损,YW2刀具的磨损中黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损占据同样地位;高速切削时选用YW类刀具更为适合。     

高速车削300M高强度钢涂层刀具失效机理研究

选用不同涂层刀具进行高速切削300M钢试验,利用工具显微镜和电子扫描显微镜(SEM)观察刀具磨损形貌,并利用线扫描进行元素扩散分析,揭示刀具失效机理。研究结果表明:金属陶瓷基涂层刀具高速切削时,切削速度不宜超过240m/min;硬质合金基涂层刀具可在300m/min以上高速切削300M钢,其中CVD-Ti CNAl2O3厚涂层的高速切削性能更高,切屑塑形变形较小;涂层刀具切削300M钢的主要磨损形式是前刀面磨损和后刀面磨损,涂层剥落、崩刃、微裂纹、粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损是刀具失效的主要原因。     

陶瓷刀具高速干切削等温淬火球铁(ADI)磨损性能研究

采用陶瓷刀具(CC650)对等温淬火球墨铸铁(以下简称AD I)进行干式高速切削试验,用带有X射线能谱分析的扫描电镜观察刀具表面的磨损形貌,并对刀具磨损微区和工件表面成分进行定性分析,用X射线衍射仪对刀具、工件和切屑等试样进行物相分析,研究高速切削时陶瓷刀具磨损性能及磨损机制。结果表明:切削速度是影响刀具寿命的主要因素;CC650刀具高速干切削AD I时形成的刀具主后刀面和前刀面的磨损形态基本类似中、低速条件下磨损形态,主要区别在其磨损区域紧靠切削刃,最大磨损部位位于切削刃附近;CC650刀具高速切削AD I时切削温度高,其磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果,磨损机制主要包括磨料磨损、扩散磨损、粘结磨损和微崩。     

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。     

不同介质下高速切削高温合金时刀具磨损的研究

针对在不同的低温冷风方式下高速切削加工高温合金材料时涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具磨损的微观形貌,对刀具磨损机理进行研究,揭示低温冷风方式下高速切削时涂层硬质合金刀具和陶瓷刀具磨损的规律。     

CN35硬质合金涂层刀具高速车削淬硬钢的磨损与破损形态

借助于扫描电镜照片和能谱分析,对高速车削淬硬45钢时CN35硬质合金涂层刀具的失效形态及其机理进行了观察和分析。结果显示,在高速切削条件下,涂层刀具的失效形态主要分为破损与磨损两种,刀具正常磨损失效过程仍然遵循常规切削条件下三个阶段的程序。刀具破损失效发生在低速切削阶段,且随着切削速度的提高,破损部位由后刀面转移到前刀面;高速切削时,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,因高热、粘结、疲劳、氧化、扩散和热裂等原因造成刀具切削功能丧失。     

低温冷风高速切削时硬质合金涂层刀具磨损的研究

分别在常温微润滑、低温冷风和低温冷风微润滑条件下高速切削难加工材料,对硬质合金涂层刀具磨损形态、微观形貌进行对比分析,研究绿色制造工艺中低温冷风高速切削加工时硬质合金涂层刀具磨损机理。     

CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损特性研究

通过设计正交试验方案,在不同的切削参数下进行CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损试验。采用网格法估算刀具磨损面积,并分析单一切削参数变化对刀具磨损面积的影响规律;用显微镜观测刀具磨损表面,并对CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损特性分析。实验结果表明:CVD涂层刀具高速铣削天然大理石过程中,刀具的磨损面积随着切削速度的增加而减小,随着进给速度和切削深度的增加而增加;刀具的主要磨损形态有:机械犁沟与崩刃、涂层与基体剥离、积屑瘤。     

基于力信号的低频振动制孔刀具磨损状态分析

为分析碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)/钛合金(TC4)叠层材料低频振动制孔工艺下刀具磨损状态,开展基于切削力信号的制孔刀具磨损状态研究.通过采集CFRP/TC4叠层材料低频振动制孔过程中的切削力信号,进行时域和频域分析,探讨各信号特征量与刀具磨损状态之间的联系.研究结果表明:CFRP/TC4叠层材料低频振动制孔轴...     

TiSiC涂层钻头钻削CFRP/TC4钛合金叠层材料的研究

为解决碳纤维复合材料/钛合金叠层材料制孔刀具使用寿命短的问题,本文提出采用Ti Si C涂层来提高刀具耐用度,并研究了Ti Si C涂层钻头钻削碳纤维复合材料/钛合金叠层材料时的轴向力、刀具磨损和孔出口质量。结果表明,Ti Si C涂层刀具能减小钻削钛合金的轴向力,延长刀具寿命和改善孔出口质量,且制孔一致性良好,有利于提高钻孔质量和刀具寿命。     

ROTARY ULTRASONIC MACHINING OF CARBON FIBER-REINFORCED POLYMER: FEASIBILITY STUDY

Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) has been widely used in aircraft components, automotive parts, and sporting goods. Hole machining is the most frequently employed operation of secondary machining for fiber-reinforced composites. However, challenges (delamination, splintering, burr, short tool life, low machining precision, and low surface quality) still remain for their widespread applications. Rotary ultrasonic machining (RUM) is a non-conventional machining process that has been used to drill holes in composite materials. However, it has not been used to drill this type of CFRP. In this article, RUM is introduced into drilling holes in this type of CFRP for the first time. The feasibility to machine carbon fiber-reinforced epoxy using RUM is investigated experimentally. Chips, edge chipping, surface roughness, tool wear, and thrust force were measured. Effects of RUM process variables (rotation speed, vibration amplitude, and feedrate) on thrust force and surface roughness were studied. Results showed that RUM could be used to drill holes in CFRP with high productivity and low tool wear. A better surface was produced by higher rotation speed and lower feed rate.     

CFRP及叠层结构螺旋铣孔专用刀具切削性能评价

碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万,装配过程中的制孔效率与质量直接决定了客机整体装配效率及关键结构件的疲劳寿命,从而间接影响了客机的生产成本以及飞行可靠性。随着飞机数字化装配的快速发展,传统的钻孔工艺会产生很多加工缺陷,工序复杂,加工孔质量不能满足要求,因此,有必要优化制孔工艺,设计新型专用刀具。本文通过研究螺旋铣孔运动学特性,分析螺旋铣孔的工艺特点,设计了一种新型螺旋铣孔专用刀具,并以加工过程的轴向切削力、出入口加工质量以及刀具磨损为评价指标,验证该新型专用刀具的切削性能。结果表明,专用刀具在干切削条件下能够实现复材孔无分层、钛合金孔无毛刺加工,大幅提高刀具寿命,解决了传统立铣刀对CFRP及CFRP/钛合金叠层结构进行螺旋铣孔时刀具寿命低、加工质量差等问题。     

Evaluation of the performance of coated and uncoated carbide tools in drilling thick CFRP/aluminium alloy stacks

This paper aims to establish the wear mechanisms of coated and uncoated tungsten carbide drills when drilling carbon fibre reinforced plastics (CFRP)/aluminium alloy (Al) stacks. During the drilling experiments, thrust forces were measured. A scanning electron microscope (SEM) and a numerical microscope, provided with a scanning device, were periodically used to analyse tool wear mechanisms and to measure wear progression of the tool cutting edges. For both coated and uncoated drills, abrasion was the dominant tool wear mechanism, affecting the entire cutting edges. Higher wear was observed on uncoated tools which caused a significant increase in thrust force during drilling both Al and CFRP materials. The influence of these phenomena on the quality of the holes and on the generated roughness was also discussed.     

氧化铝基陶瓷刀具切削可靠性研究——基于磨损的刀具可靠性

以氧化铝基陶瓷刀具磨损寿命的随机特性分析为基础，提出并验证了基于磨损的陶瓷刀具可靠性的理论模型。结果表明：其磨损寿命很好地服从对数正态分布；可以用刀具磨损寿命变异系数来评价基于磨损的氧化铝基陶瓷刀具的切削可靠性。     

切削淬硬合金钢42CrMo的PCBN刀具磨损机理研究

进行了PCBN刀具切削淬硬合金钢42CrMo的实验.通过JSM649OLV型扫描电子显微镜(SEM)观察PCBN刀具的磨损,利用INCA能量分散光谱仪(EDS)分析了刀具磨损面的金属元素成分,对刀具磨损的机理进行分析和探讨.通过对比几种切削速度下刀具的磨损量,获得切削速度的最佳值.     

硬质合金切槽车刀性能分析

运用有限元方法对钛合金环槽车削过程进行数值模拟计算,得到硬质合金切槽车刀表面的温度,并应用Usui磨损理论计算刀具磨损速率。通过改变切削速度和进给量,获得不同工艺参数下刀具最高温度及刀具前刀面磨损速率。对环槽车削过程的热力耦合模拟结果进行分析,获得刀具切削过程中的温度及磨损速率的变化规律。结果表明,刀具温度和刀具前刀面磨损速率与工艺参数之间存在密切关系,合理选择工艺参数能有效提高硬质合金切槽车刀的性能。     

PCBN刀具切削镍基高温合金刀具磨损的试验研究

通过PCBN刀具对镍基高温合金GH4169进行了车削试验,深入研究了切削时的刀具磨损形态及磨损原因,得出如下结论:通过试验观察看出刀具的磨损形态有前刀面磨损、后刀面磨损、沟槽磨损和刀具破损。其中沟槽磨损最为显著,是刀具失效的主要原因。沟槽磨损的产生原因主要有粘结磨损、扩散磨损和塑性侧流产生的切屑毛刺划擦作用,其中粘结磨损为磨损前期的主要原因,而扩散磨损是磨损后期的主要原因。     

PCBN刀具的磨损与最佳切削速度的研究

PCBN刀具磨损机理一直都被人们所关注,本文通过PCBN刀具切削淬硬合金钢42CrMo的实验,利用扫描电镜对切屑及刀具磨损进行能谱分析,找出PCBN刀具磨损与切削速度的关系。