不锈钢可加工性分析及其高效切削刀具技术研究

由于不锈钢中含有Cr、Ni、Ti和Mn等铁族元素,与硬质合金刀片中的Co元素属于同族元素,切削过程中容易产生刀-屑黏结和元素扩散等问题,是典型的难加工材料。以碳素钢45#为参考标准,从切削变形、载荷和加工硬化等方面分析不同种类不锈钢的切削加工性;进行刀具材质、结构和切削参数与不锈钢的切削匹配性研究,并进行参数优选;最后对不锈钢切削刀具的性能进行分析,提出不锈钢车削专用刀具设计方法,实现了高效切削和优异刀具使用寿命双重目标,研究数据以期为难加工材料的高效车削提供参考。     

典型钛合金切削层相变形成机理及其影响因素研究

为研究钛合金已加工表面相变机理及其影响因素,首先通过分析切削过程中切削刃对切削区域的作用机制,采用能量法建立结构参数、切削三要素与切削耗能的数值描述模型,结合Matlab对模型进行求解,获知进给量f的变化对钛合金切削耗能W的影响最大,切削速度vc次之,而切削深度ap最小;为验证描述模型的正确性,采用2种不同几何结构不同牌号的硬质合金可转位刀片对典型钛合金TC1、TC4、TA5以及合金钢30Cr Mn Si A在正常空冷和氩气冷环境下进行对比试验,试验结果与描述模型间的误差较小,有效证明了描述模型的正确性,同时明确了钛合金已加工表面相变形成机理,并揭示了其发展的规律性。研究可为钛合金的高品质加工提供数据支撑。     

CNMG车刀槽型的优化

针对金属材料在切削加工时断屑不及时而影响加工效率、破坏工件已加工表面完整性、降低刀具的使用寿命等问题,基于槽型刀具备改善刀具切削性能的优势,以优化车刀三维复杂槽型为目的,分析断屑机理及槽型设计准则,基于数学模型对槽型进行优化设计,并以切削力及切削温度作为评价指标进行三维复杂槽型车刀切削高温合金的有限元切削仿真分析。仿真优化槽型后的车刀车削力及车削温度均小于未优化的槽型车刀,表明槽型优化有效改善了车刀的切削性能,证明槽型优化的可靠性及准确性。优化槽型后的切削参数优选为:v_c=25m/min,f_z=0.2mm/r,a_p=1.6mm。     

工具磨床液体静压轴承主轴系统的动态特性研究

为了对某型号的工具磨床主轴系统进行有限元建模,采用三组周向均匀分布的四个弹簧-阻尼单元C0MBIN14模拟液体静压轴承,每个单元刚度值为其理论值的1/3。分别对主轴的单轴与主轴-轴承系统进行模态分析,得到各自对应的前十阶固有频率、振型,并对单轴进行锤击法模态试验,获得临界转速,验证了主轴系统结果设计的合理性。     

不锈钢切削专用可转位刀片构型的工程技术探讨

针对不锈钢难加工的技术问题,通过分析国内外不锈钢切削加工的技术现状及不锈钢的可切削特性,归纳总结出影响不锈钢可切削性的关键因素,探讨了不锈钢切削专用可转位刀片构型的关键共性技术。介绍了新型可转位刀片的构型技术要点,可为难加工材料的高品质加工刀具开发提供参考。     

亚微观倒棱切削刃对硬质合金刀片切削性能的影响特性研究

为了研究硬质合金刀片亚微观切削刃口形式对其切削性能的作用机制,针对断续切削过程中硬质合金刀具存在容易崩刃破损和脆性断裂等问题,选用两种不同牌号的硬质合金可转位刀片分别在多种亚微观刃口结构条件下进行断续切削实验,应用三维受力分析仪结合高速摄影机对切削过程中的冲击和切削力进行数据监测与收集,结合图形统计分析方法研究亚微观倒棱刃口对硬质合金刀片的强化作用机理,从而揭示不同切削刃口几何参数对硬质合金刀具使用寿命的影响规律,提出倒棱刃口参数与进给量的曲线化关系。研究结果表明:大进给量f条件下应选取较大的临界夹角β_C,同时,倒棱夹角β要大,倒棱宽度L要小;反之,在小进给量f条件下,临界夹角β_C和倒棱夹角β要小,倒棱宽度L要大。研究可为硬质合金可转位刀片的强化设计提供数据和技术支撑。      

断续切削高强度钢SKD61可转位刀片刀型匹配性研究

可转位钻头是将可转位刀片固定在刀体上实现孔高效加工的主流切削工具之一,而高温高压的工作环境要求其刀体具备优异的抗高温软化性能。SKD61由于添加了强化元素钒和钼具备优异的抗高温疲劳性能而被广泛应用于高性能刀体的制作。然而,高性能的刀体材料也给刀体的生产加工带来困难。通过采用不同刀型(S型、V型和R型)结合涂层与未涂层的试验方法对SKD61进行断续切削试验,分析不同刀型对此种工件材料的切削匹配性,并揭示工件材料与刀型的相互影响作用机制,为高性能刀型的设计与优化选择提供方法借鉴和数据支撑。     

Co和Cr3C2对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了三种不同Co和Cr3C2含量的硬质合金材料。在常温下分别测量了材料的晶粒度、硬度和抗弯强度,并通过SEM照片等对材料的金相显微组织、断口形貌进行分析。结果表明:硬质合金中粘结相Co含量增多,其硬度下降,抗弯强度升高;微量碳化物Cr3C2在硬质合金中起到细化晶粒的作用,在高钴硬质合金中添加微量碳化物Cr3C2,能使材料具有高硬度、高抗弯强度的良好综合性能。     

工件材料可切削性对可转位硬质合金刀具加工经济性影响规律研究

用2种不同牌号和不同槽型的硬质合金刀具分别对优质中碳钢45#和GCr15轴承套进行切削实验,通过应用金属切削原理结合加工经济学分析方法,对零部件的可切削性对生产效率、生产成本的作用机制进行研究,从而揭示其对后两者的影响规律性;通过切削实验,探究刀具使用寿命、工件可切削性系数和整体硬度的内在联系。研究表明:当工件可切削性系数提高、刀具使用寿命延长以及工件硬度降低时,其加工成本将呈指数化降低,同时生产效率也会成倍提高。研究获得刀具使用寿命与加工经济性的量化关系曲线,从而实现切削过程最优化的可量化目标。研究数据和研究方法可为切削过程优化、刀具设计与优选提供方法和数据支撑。