高速铣削Ti6Al4V刀具磨损的试验研究

针对钛合金Ti6Al4V加工过程中产生的切削热导致刀具的快速磨损这一工艺难题,进行了不同冷却条件下的铣削加工实验。借助扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,研究了刀具的磨损形态及磨损机理。研究表明,粘结磨损是加工钛合金过程中刀具的主要磨损形式,切削液的使用并不一定提高刀具寿命,而机床的稳定性能对刀具磨损有较大影响。     

整体硬质合金立铣刀高速加工钛合金振动分析

针对切削振动制约钛合金高速加工的问题,采用变齿距结构铣刀,在干切削条件下对TC4钛合金进行高速铣削加工,建立动态铣削力模型,利用MATLAB软件对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到动态铣削力的频谱图;基于该图分析切削速度对切削稳定性的影响,得到颤振发生的切削速度。试验结果表明颤振会急剧地增加切削力幅值,大大降低已加工表面质量;根据频谱分析,在保证其它切削参数不变的条件下,最佳切削速度为160 m/min时,从而在保证刀具寿命和加工表面质量的前提下提高切削效率。     

整体式立铣刀三维精确建模与软件实现

针对整体式立铣刀设计过程中存在结构复杂、尺寸繁多、三维精确建模困难等问题,基于微分几何曲线、曲面理论和铣刀制造过程中砂轮与刀具之间的相对运动关系,建立了任意齿距容屑槽截面线、等螺旋角和等导程螺旋刃线以及Gash面的数学表达方程;借助于UG二次开发技术开发了整体式立铣刀参数化设计软件系统,实现整体式立铣刀三维实体模型的快速生成以及与CAE软件间的信息交互.实例结果表明,所建数学模型可实现整体式立铣刀整体结构的快速精确表达,提高了立铣刀的设计效率和设计精度.     

钛合金高速切削切屑形成机理的有限元分析

钛合金在切削加工时容易产生锯齿状切屑，周期性的锯齿状切屑会引起切削力高频波动，从而影响加工表面质量和刀具寿命。然而其切屑形成的机理尚无统一的结论。本研究采用刚塑性有限元模型以及正交化Cockroft—Latham断裂准则，对钛合金Ti6A14V高速正交切削进行了仿真。仿真结果显示，周期性断裂理论能很好地解释钛合金锯齿状切屑形成的机理，主剪切变形区应力状态的变化是裂纹萌生与扩展的主要原因。研究结论与相关试验切屑显微照片特征相吻合，可以为实现钛合金高速切削提供理论依据和技术支持。     

高速铣削航空铝合金7050-T7451时刀具的磨损破损

分析涂层硬质合金刀具高速铣削航空铝合金7050-T7451时的磨损、破损形态,通过正交试验研究了高速铣削航空铝合金的铣削力及其变化规律,提出模拟高速铣削刀具裂纹萌生的脉冲激光热冲击试验方法,研究铣削力和热应力在刀具磨损、破损过程中的不同作用.试验和理论分析证明:高速铣削航空铝合金7050-T7451时,热应力使刀具萌生裂纹,裂纹在热应力和机械应力综合作用下扩展.研究刀具失效机理,证明:高速铣削航空铝合金时,粘结磨损和扩散磨损是主要磨损机理.提出通过提高切削系统稳定性和优化切削参数,可以有效降低机械应力对刀具的冲击作用,并在生产现场收到良好的效果.