表面微织构刀具切削加工技术

刀面微织构改变了刀具与切屑之间的摩擦状态,表面微织构刀具在切削中能够降低刀具磨损、提高刀具寿命和切削性能,研究表面微织构刀具的切削加工技术具有重要意义。通过对表面微织构刀具切削加工技术进行综述,介绍了表面微织构刀具制备方法以及表面微织构刀具在切削加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损、工件加工表面粗糙度的影响规律,梳理了表面微织构在不同刀具上的应用,对表面微织构刀具切削加工技术的未来发展趋势进行了展望。     

有限元仿真技术在金属切削加工中的应用进展

得益于计算机和有限元技术的迅速发展,有限元仿真技术已经成为研究切削加工工艺及机理的重要手段。介绍了金属切削加工有限元仿真模型,从高速切削、刀具表面微织构、微切削,以及切削参数与刀具几何优化等方面论述了有限元仿真技术在金属切削加工中的应用进展,并展望了未来的发展方向。     

微切削毛刺形成机理及研究进展综述

概述了微切削毛刺的形态、分类及其生成机理;阐述了微切削毛刺的仿真分析研究进展;在微切削毛刺的试验研究进展方面,分析了切削工艺参数、刀具几何、切削方式和辅助工艺对微切削毛刺的影响;介绍了几种常用复合材料加工毛刺的研究现状;根据毛刺的成形机理和加工方式,综述了去除毛刺的工艺方法与设备,提出了去毛刺装置的性能要求;最后总结了微细毛刺研究方面的不足,并指出了将来研究的方向。     

激光加工刀具表面微织构的应用研究

切削加工过程中,刀具与工件材料、切屑近距离发生摩擦,产生极高的切削温度和较大的切削力,刀具磨损剧烈。如何延长刀具寿命,抑制刀具的快速磨损成为现阶段研究切削加工的核心课题。刀具表面微织构具有减小切削力、降低切削温度、减缓刀具的磨损的作用,从而能够延长刀具的使用寿命。激光加工技术加工范围广泛、安全可靠、加工精度高、自动化程度高,成为目前加工表面微织构技术中应用极为广泛的技术。研究激光加工刀具表面微织构特别是陶瓷刀具表面微织构,具有重要的理论研究价值与广阔的应用前景。     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削加工机理研究新进展

微铣削加工技术在制造航空航天等领域所用的三维复杂微结构零件方面具有明显优势,而微铣削在加工机理、对表面质量要求等诸多方面都与常规铣削有着明显不同,因此非常有必要对微铣削加工机理进行研究。主要从切削刃钝圆半径引起的尺寸效应机制、刀具径跳对微铣削加工的影响机理、加工中毛刺形成机理以及加工中表面形成机理这四个方面对微铣削加工机理进行综述,介绍每个方面相对于常规铣削的不同,并重点分析切削刃钝圆半径的尺寸效应和微刀具径跳的产生原因、危害及研究现状,以及从仿真和试验两个方面对微铣削中毛刺形成过程和表面形成过程进行总结,对影响因素进行分析,并提出抑制毛刺的一些方法。探讨微铣削加工机理研究仍需注重解决的问题,为其后续发展方向提出一些建议。     

微切削加工中切削力的理论与实验

微切削过程中的切削力严重影响刀具寿命及零件的加工精度,因此,深入研究微切削过程中的切削力变化规律及影响因素是确定合理的加工参数、加工工艺及提高加工系统性能的基础.本文在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,采用轴对称原理建立了微切削力理论公式及微切削模型,实验研究了切削用量、刀具材料及工件材料对切削力的影响,验证了理论分析的正确性.研究结果表明:在切深ap为0.002～0.032 mm,进给量f为0.01～0.20 mm/r,切削速度v为20～120 m/min情况下,切削力Fz的变化范围为100～1030 N,Fy的变化范围为40～700 N;减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面;控制切削速度对切削力的影响可以通过控制切削层厚度与刀具钝圆半径的比值来实现,控制切削力比值Fz/Fy则可以通过控制走刀量、切深与刀具钝圆半径的比值来实现.     

微织构刀具超声振动辅助加工切削性能仿真研究

对微织构刀具在超声振动辅助加工时的切削性能进行仿真研究。在研究中,在CAXA软件中建立刀具参数相同的二维刀具和微织构刀具,导入AdvantEdge软件,分别进行二维普通刀具切削、二维微织构刀具切削、二维普通刀具超声振动切削、二维微织构刀具超声振动切削,对比分析四种切削的仿真结果。通过仿真研究发现,微织构结构可以有效降低刀具温度,高温区域明显减小,同时可以减小刀具应力,减小高应力区域,对切削力的影响则不大。超声振动辅助加工可以有效减小切削力,降小刀具应力,对刀具温度的影响则不大。微织构结构和超声振动辅助加工同时作用,刀具温度最低,切削力和应力最小,并且可以延长刀具寿命。     

Tool Wear in Ultra-Precision Diamond Cutting of Non-Ferrous Metals with a Round-Nose Tool

Tool wear causes the loss of the original profile accuracy of the cutting edge and degrades the form accuracy of machined surfaces. The purpose of this research is to clarify the tool-wear mechanism and its effect on machining accuracy in ultra-precision diamond cutting with a round-nose tool. Controlled cutting tests of Al 6061 were performed on a two-axis, ultra-precision turning machine. Single-crystal diamond tools were used in the experiment. The tool-wear pattern was studied based on the observation of the wear zone using a scanning electron microscope. The topographic characteristics of the chips were examined and the effect of the micro-cutting geometry on the tool wear was investigated theoretically and experimentally. The mutual effects of crystallographic dependence of wear resistance of diamonds and the change in the cutting velocity during machining are believed to be the main reasons causing uneven wear along the cutting edge. Measures for reducing the effect of tool wear are also discussed.     

金刚石刀具与刃磨技术研究现状

简述了金刚石刀具的应用领域,介绍了聚晶金刚石(PCD)刀具刃磨技术及设备的研究现状,分析了影响金刚石机械刃磨质量的主要因素,认为特种加工与机械刃磨相结合的复合刃磨技术是金刚石刀具刃磨的重要发展方向。     

金属切削领域的可持续发展战略--高速干切削技术

高速干切削是在高速加工和干切削技术的基础上发展起来的一项先进制造技术，是可持续发展战略在金属切削领域的具体实施。文中论述了高速干切削机床的结构特点和性能要求，对干切削刀具材料和涂层技术等方面也进行了论述。     

Environmentally conscious hard turning of cemented carbide materials on the basis of micro-cutting in SEM: stressing four kinds of cemented carbides with PCD tools

Environmentally conscious hard turning and technology has placed more importance on the machining process. In this research, the possibility of environmentally conscious hard turning of cemented carbides was studied. The effects of cutting methods of dry and wet (vegetable oil mist, and mineral oil) and work material on cutting resistance and wear characteristics of cutting tools were experimentally investigated. The turning and micro-cutting process in SEM was carried out by using four kinds of tungsten carbides with the PCD cutting tools. Specifically, an emphasis was put on the effect of WC and Co additives in four kinds of cemented carbides on machinability and tool wear characteristics. The tool wear width and the cutting resistances were measured, and the worn flank was observed.     

螺旋锥齿轮高速干切削关键技术研究

介绍了螺旋锥齿轮高速干切削的定义、优势,以及机床、刀具、加工工艺等关键技术,指出了存在的问题和今后的发展趋势,对螺旋锥齿轮高速干切削技术的发展具有一定的指导意义。     

PCBN刀具切削高温合金锯齿形切屑形成机理

高温合金被广泛的应用于航空航天工业中,它是一种典型的难加工材料,切削过程刀具磨损严重。PCBN刀具作为一种超硬刀具材料在加工高温合金方面具有较大潜能,但由于PCBN刀具没有断屑槽,故断屑困难。因此研究切削参数以及刀具磨损对切屑形成的影响规律对推进PCBN刀具的应用具有重要的意义。通过试验研究切削参数和刀具磨损对切削力、切屑宏观状态和切屑微观参数(切屑剪切角、切屑厚度、齿高和齿间角)的影响规律。试验结果表明:当切削速度为97 m/min,切削深度为0.1 mm,进给量为0.14 mm/r时,切屑的宏观状态最佳。并根据试验结果,确定了绝热剪切带的位置和两个切屑锯齿形成的关系,进而建立了PCBN刀具切削高温合金GH4169的锯齿形切屑的形成机理模型:当刀具运动到某一点开始出现绝热剪切带,继续运动到下一点,形成一个锯齿,继续运动将出现下一个剪切失稳。     

硬质合金孔加工刀具的技术进展

简要介绍了现代制造技术中常用孔加工刀具的种类、硬质合金刀具的材料与制备.以钻头为例,分析了刀具参数、刃磨、刃口钝化技术对切削性能的影响,综述了硬质合金孔加工刀具技术的发展趋势.     

制备PCD刀具的关键工序

随着中国汽车工业的高速发展,PCD刀具被广泛应用于以发动机和变速箱为代表的汽车零部件加工。对于PCD刀具,特别是各种高精度、非标准复合PCD刀具,PCD复合片的焊接、PCD刀具的线切割和刃磨等关键工序在很大程度上决定了PCD刀具的加工精度和刀具寿命。本文主要研究了PCD刀具的焊接、线切割和刃磨等关键工序。     

涂层Si_3N_4陶瓷刀具切削性能研究

研究了不同切削参数对TiN+Al2O3涂层氮化硅陶瓷刀具切削灰铸铁的切削性能的影响,使用工具显微镜、SEM/EDS手段分析了涂层氮化硅刀具的磨损机理,实验还采用相同基体氮化硅陶瓷刀具做了对比分析。研究结果显示TiN+Al2O3涂层氮化硅刀具可以承受比较大的切削用量,对提高加工效率有重大意义;还发现涂层氮化硅陶瓷刀具主要失效形式为磨粒磨损,粘结磨损,在较高切削速度条件下前刀面还会出现因化学磨损形成的月牙洼。     

渐变强化刃刀具硬切削过程切屑流动和刀具磨损研究

刃口倒棱结构在提升切削刃强度的同时也进一步增大了切削过程中的热力载荷,进而影响着硬切削加工的切屑流动、刀具磨损和加工表面质量。利用高速摄影方法,对比分析了渐变强化刃和定值倒棱两种结构PCBN刀具的切屑流动特性,发现渐变强化刃结构具有协调切屑流动的作用,能有效地解决硬切削过程切屑积聚问题。结合硬切削试验,开展了渐变强化刃刀具磨损特性研究,结果表明：与定值倒棱刀具相对集中的磨损带不同,渐变强化刃刀具磨损区域则更为狭长,后刀面磨损带呈现为长三角形,具备了更为优异的刃口保持性和耐用度,当进入到刃形改变阶段,其磨损机制由磨粒磨损机制逐渐变化为磨粒、氧化和扩散等多种机制的混合形式。渐变强化刃结构刀具在改善切屑流动和提升刀具耐用度方面均体现出了明显的优势,具备了良好的推广应用前景。