铍铜合金断续切削后刀面磨损机理研究

目的研究断续切削过程温度变化对刀具粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的影响。方法搭建了仿铣削加工的断续车削实验平台,采用热电偶法测量了断续切削过程中刀具后刀面在不同速度下的切削温度,利用带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察后刀面随速度变化的磨损形貌并分析后刀面磨损区域的元素组成,阐述了后刀面温度和刀具磨损之间的联系,研究了Ti AlN涂层硬质合金刀具断续切削铍铜合金C17200时的后刀面磨损机理。结果随着切削速度的增加,刀具温度在v=500 m/min出现峰值,温度越高,后刀面的涂层剥落和粘结磨损现象越严重,涂层剥落和粘结磨损现象在切削速度为500 m/min时最严重,而后随着刀具温度的降低而减缓,切削速度600 m/min时的涂层剥落和粘结磨损现象相比500 m/min时有所减轻。结论断续切削过程中,刀具持续性地经受"负载-卸载"、"升温-降温"产生的高温、冲击和加工环境的不稳定性,是引起粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的主要原因。涂层剥落和粘结磨损是导致铍铜合金断续切削刀具失效的主要磨损形式。     

航空铝合金7075-T651高速铣削锯齿形切屑的形成机理研究

目的分析航空铝合金高速铣削锯齿形切屑的形成过程及机理,为提高工件表面质量、延长刀具使用寿命提供理论依据。方法考虑航空铝合金在高速铣削过程中铣削厚度变化的特点,选用合理的本构模型及材料断裂准则,将三维铣削简化为二维变厚度的正交切削热力耦合有限元模型,对锯齿形切屑的形成过程进行有限元模拟,并经铣削试验验证有限元模型的准确性。结果在2～16 m/s的切削速度范围内,铣削力、切削温度、锯齿形切屑形貌均得到了准确的仿真。随着切削速度的增加,切屑厚度、切屑连续部分高度和剪切带间距都有减小的趋势,相反,剪切角随切削速度的增加而增大。切削速度为16m/s时,锯齿形切屑在切屑厚度较大的一侧出现,并随着切屑厚度减小而逐渐消失,变为均匀带状切屑,准确仿真了切削厚度变化下锯齿形切屑形貌。结论提出考虑剪切带宽度变化的三阶段锯齿形切屑形成模型,通过剪切带内外的应变、应变率和温度的变化分析了绝热剪切过程,并使用分割强度比参数量化锯齿形切屑应变程度,控制锯齿形切屑形态。     

难加工材料铣削力预测研究进展

为了降低难加工材料铣削过程中的加工变形,改善表面加工质量,对加工过程中的铣削力进行预测是必须的。从难加工材料特性及实验现象出发,分别针对端铣刀和球头铣刀将现有铣削力预测方法及其进展进行解析。从现有的研究分析,对于端铣刀铣削力的研究主要集中于切屑形成、最小能量与斜角切削机理,而对于球头铣刀,主要研究微元切削力、刀具接触区域与切屑流动方向对预测结果的影响。从研究趋势上看,对端铣刀和球头铣刀铣削力预测模型理论的研究均有进展,但对铣削过程中状态参数的研究逐渐成为了近年来的研究热点。     

难加工材料的高速铣削研究进展

目的 分析难加工材料在高速切削过程中的基本形式及其特点,归纳总结现有的高速切削理论及现象。方法 主要从难加工材料的实验现象和仿真出发,分析高速加工机理,将现有高速铣削方法及其进展进行解析。结果 高速切削在宏观领域的研究主要集中在切屑的形成与刀具磨损,而在微观加工领域,主要研究材料属性及微观结构对于加工的影响。结论 从研究趋势上看,对宏观加工模型和微观理论分析的研究均有进展,但对微观模型的研究逐渐成为了近年来的研究热点。     

难加工材料高速铣削数值建模研究进展

难加工材料在现代技术装备中的应用越来越广泛,但在加工过程中存在切削力大、刀具磨损严重等问题,而高速切削技术因能够在一定程度上改善其切削加工性而被广泛应用。为了解决高速切削试验受设备精度、环境影响大的问题,数值建模技术被广泛应用于难加工材料高速切削的研究中。本文根据难加工材料高速铣削过程数值建模的关键技术和建模预测,综述了国内外难加工材料高速铣削数值建模的研究现状,分析了未来研究的发展趋势。     

高硬度合金铣削力预测研究进展

高硬度合金材料因其较高的比强度、优异的耐腐蚀和耐热性能,广泛应用于各个领域。但在实际加工过程中,由于热导系数低、弹性模量小、单位面积切削力大、刀-屑接触面积小等特性,其加工一度成为研究的难点与热点。从传统铣削和微铣削的不同加工机理出发,对高硬度合金材料铣削力建模并进行探讨。阐述了铣削力系数、铣削速度、刀刃圆弧半径、刀具跳动和挠性变形对铣削力预测的影响,分析了高硬度合金材料铣削力预测中的一些热点与难点以及目前铣削力建模存在的问题。     

铍铜合金断续切削过程切削参数对后刀面温度的影响

为了分析切削参数对刀具温度的影响,以期在加工过程中改善刀具磨损和提高加工质量。采用以断续车削代替铣削加工的仿铣削试验平台,选取热电偶法对断续切削过程中不同切削参数下的后刀面温度进行测量,通过正交试验和单因素试验研究了切削参数对刀具温度的影响。结果表明,在v=200m/min,f=0.15mm/r,a p=0.75mm时,刀具温度最低,切削速度v和进给速度f对刀具温度的影响高度显著,背吃刀量对刀具温度的影响并不显著。在铍铜合金断续切削过程中,刀具温度在v=500m/min出现峰值,随着进给量的增大,刀具温度呈减小趋势,在f=0.11mm/r出现突变的趋势,与后刀面上的热量生成、热源移动和分配等因素的影响密不可分。     

高硬度合金加工热力因素对刀具磨损影响研究进展

针对高硬度合金材料在切削加工中刀具磨损严重的问题,总结了切削力模型、切削温度模型和相关实验研究,阐述了切削力和切削温度与刀具磨损之间的具体联系。从热力耦合的角度出发,综述了刀具磨损机制的研究进展。对高硬度合金切削加工中刀具磨损研究的新方向进行了讨论。     

航空铝合金高速铣削锯齿形切屑形成有限元模拟

高强度铝合金高速铣削形成的锯齿形切屑,严重影响加工稳定性和零件表面质量。采用Johnson-Cook本构方程及损伤准则,选用合适的沙漏控制模型,对航空铝合金7075-T651高速切削过程中锯齿形切屑的形成进行了模拟,并经文献中高速切削试验数据验证了所提出的有限元模型。结果表明,在2 m/s～20 m/s的切削速度范围内,锯齿形切屑形貌得到了准确的预测。     

基于粘着特性的刀具磨损机理研究

目的为了满足日益凸显的铍青铜加工需求,分析粘着特性、加工系统和刀具损伤之间的内在联系。方法 通过建立加工过程中刀具微观晶体受力模型,采用多维度正交实验方法 ,分析刀具接触面表面形态与力学波动的内在联系。尝试从刀具受力、频谱分析和粘着形式出发,解析刀具磨损、铣削特性和粘结过程,并通过扫描电子显微镜对磨损后的刀具表面及粘结物形貌进行了分类表征。结果在相同的切削速度下,加工中的粘着现象随着刀具直径的增大而加剧。而由于铣刀前-后刀面粘结物受力环境的差异,导致加工参数仅对Fx变化显著。对比粘结物形态、刀具损伤形态和不同加工参数下的刀具形貌,综合考虑刀具粘结物、磨损、破裂和脱落表面形态,不稳定的粘附过程虽然在加工的初期对刀具表面存在一定的保护作用,但随着粘结物的不断累积,粘结物侧向受力的不断增加,加剧了刀具的实际损伤。结论粘着特性是影响刀具使用寿命的重要因素。在实际加工过程中,由于冲击和磨损频率的相互干扰,增加了粘附特性对刀具磨损的影响。