基于黏结-滑移摩擦模型的304不锈钢切削力仿真研究*

通过预测加工304不锈钢时产生的切削力,从而对切削参数和刀具几何参数进行优化,是提高304不锈钢的加工精度、切屑控制及保障刀具寿命的基础。建立304不锈钢切削仿真模型,为提高模型的精确性,选择Johnson-Cook本构方程和黏结-滑移摩擦模型。结果表明：采用黏结-滑移摩擦模型的切削力预测结果更为准确,表明相对于纯剪切摩擦与库仑摩擦模型,黏结-滑移摩擦模型能更准确地描述刀-屑摩擦特性。展开不同参数下的切削力研究,研究发现：切削力随着刀具前角、后角和切削速度的增大而减小,随切削刃钝圆半径和切削厚度、宽度的增大而增大,其中切削宽度、厚度及前角对切削力大小影响较大。研究结果为304不锈钢切削效率的提高和切削机制的研究提供了理论依据。     

车刀几何角度的选择

车刀切削部份,主要几何角度有5个,其几何角度的大小对切削是否顺利、刀具是否耐用、加工出的工件表面是否光洁等都有很大影响,因此,必须合理选择。 1.前角 前角对刀具的切削性能影响很大,前角增大,则刀刃锋利,切削起来轻快,切屑变形减小,从而减小切削力、降低切削温度、减小刀具的磨损。但前角过大,将导致切削刃强度降低,导热体积减小,易磨损,甚至崩口。不同材料的刀具,前角选取的大小也不一样,硬质合金车刀的前角,一般在-5°～25°之间选取,选择前角的主要原则是:     

不锈钢材料的切削加工

不锈钢具有韧性大、热强度高、导热系数低、加工硬化严重等特性,机械加工困难。为了提高不锈钢切削性能,选择的刀具材料一般为硬质合金和高速钢材料两种,对于形状复杂的刀具,主要采用高速钢材料。刀具几何角度的选择包括前角、后角、主偏角、刃倾角的选择,以车刀为例,分别进行了介绍。另外,合理选择了切削用量和切削液。通过对加工过程中各项参数的优化,可有效提高切削不锈钢零件的加工效率和产品质量。     

天然金刚石刀具在整体式波前校正器加工中的应用

单直线刃天然金刚石刀具在切削整体式波前校正器时可能会与待加工表面发生干涉。根据待加工表面的数学模型及刀具的运动轨迹,推导出单直线刃金刚石刀具加工波前校正器时与待加工表面不发生干涉的最小安装角的数学模型;根据光学加工表面微观不平度高度与刀具刃口参数及安装角之间的关系,推导出能满足给定表面粗糙度的刀具最大安装角。在超精密车床上进行了切削实验,结果表明,用单直线刃天然金刚石刀具切削整体式波前校正器是可行的。     

金属切削刀具的磨损机理

金属切削过程中,由于加工表面和后刀面间存在着强烈的摩擦,在后刀面上毗邻切削刃的部位被磨出后角为零的小棱面。加工塑性金属,当采用较高的切削速度和较大的切削厚度时,在前刀面上还磨出月牙洼(图1)。刀具发生磨损后,将使切削力加大,切削温度上升,甚至产生振动,从而导致工件尺寸超差,已加工表面质量恶化。要减轻刀具磨损,或延缓刀具     

一种新结构重切削可转位车刀

若能降低刀具切削刃的单位负荷,就可增大切削用量,提高生产率。降低切削刃上单位负荷的途径之一是增大刀具的前角γ,然而,增大刀具前角是有限度的,不能因此而降低切削刃强度。在立式车床上加工大型毛坯件的冷硬表层时,增大前角γ在很多情况下是不可能的,这是因为切削刃负荷不稳定;存在毛坯表面缺陷层;余量分布不均匀;切削断面大。为提高切削刃的强度,取刀具前角γ=(5°～25°),然而,这实质是增大切削力,使切削功率提高10～25％。     

一种提高铝合金材料在车削加工中表面粗糙度的方法

众所周知 ,铝合金材料与其它金属工程材料相比有可塑性强、延展性好、热传递快、热膨胀系数高、硬度低等特点 ,在现代工程材料中应用十分广泛 ,但由于它们所固有的机械性能及特点在实际生产加工中比较困难。只能采用车削、铣削等切削加工工艺方法来满足对加工表面粗糙度的要求且在加工中有如下问题。(1 )对加工使用的刀具有不同于其它金属材料在切削加工时的要求 ,在刀具的制作上一般都要求前角大、后角大、主偏角大、副偏角小、刃倾角为正角度、刃面光洁等 ,需要加工者根据加工情况磨制刀具 ,一般情况下都使用高速工具钢作刀具材料 ,硬质合…     

产品之窗

大前角与波形刃铣刀片大前角与波形刃铣刀片是工具行业产、学、研、用相结合共同研制的新产品 ,是目前国内唯一研制成功的用于铣削刀具的大前角与波形刃刀片。(1)带刃倾角的大前角铣刀片该刀片采用 18°正前角、11°后角、5°刃倾角 ,是一种右切削铣刀片 ,有四个小平台并带有断屑槽。小平台加强刀尖强度 ,断屑槽控制切屑的卷曲和流向。该刀片适合加工不锈钢等难加工材料。(2 )波形刃正前角铣刀片该刀片的四个切削刃呈波浪形 ,刀尖处圆弧过渡 ,修光刃有倒棱。该刀片最大特点是 :切削时 ,波形刃起力的平衡作用 ,切削力的合力较小 ,消耗功率少…     

刀具几何参数对CFRP材料铣削力的影响

为了提高CFRP材料铣削加工时的刀具寿命,优化此类零件加工时的刀具结构,设计了刀具几何参数(前角、后角、螺旋角)与CFRP材料铣削力之间的正交试验,得到了刀具几何参数对CFRP材料铣削力的影响规律。结果表明:刀具几何参数对X向切削力的影响程度由大到小依次为:前角、螺旋角、后角;对Y向切削力的影响程度由大到小依次为:前角、后角、螺旋角;对Z向切削力的影响程度由大到小依次为:螺旋角、后角、前角。当刀具前角增大时,三向切削力F_x、F_y、F_z整体呈减小趋势,而且减小的幅度相差不大;当刀具后角增大时,F_x和F_z先减小后增大,F_y一直减小;当刀具螺旋角增大时,F_z迅速升高,但F_x和F_y缓慢减小。     

刀具几何参数对表面粗糙度的影响及试验

切削刀具几何参数是影响加工表面粗糙度的重要因素,为提高零件切削加工表面粗糙度质量,分别对刀具前角、后角、主偏角、偏副角和刀尖圆弧半径进行试验,以获得最佳的切削刀具几何参数。