基于刀具磨损和切屑形成对切削Ti6Al4V的切削力特性研究

为了研究钛合金Ti6Al4V切削过程中的切削力特性,采用硬质合金涂层和无涂层刀具进行了外圆干车削试验,提取切削力信号,通过研究切削力的静动态特性,揭示了切削力与切削速度、刀具材料、刀具磨损以及切屑形成的关系.结果表明:钛合金切削过程中,切削力的静态分量中径向力Fp最大,直接导致刀具后刀面磨损;随着切削速度的变化,切削力的变化是由刀具磨损、材料本身的特性等多方面因素综合作用的结果,切削力动态分量分形维数可用于刀具状态监控;锯齿形切屑的产生与切削力的高频变化有直接的关系,锯齿生成频率可以作为切削力动态分量频率的一个表征,选取适当的切削参数可以降低由于锯齿屑产生引起的切削力振动.     

刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削加工的影响

针对钛合金切削过程中刀具易磨损的问题,深入研究了对刀具几何参数对钛合金Ti6A14V切削过程的影响.将正交切削数值模拟与试验相结合,研究了高速切削Ti6A14V过程中刀具几何参数(前角、后角、刀尖圆弧半径)对切削力的影响规律,同时,也研究了刀具几何参数对锯齿状切屑形成的影响规律.     

PCBN刀具高速切削钛合金切削力和表面质量的研究

针对PCBN刀具材料和钛合金Ti6Al4V工件材料的特点,采用单因素试验法,对切削力和已加工表面粗糙度进行研究。通过与其它刀具材料作对比,证明了PCBN在高速、低进给量、低背吃刀量下切削钛合金可以得到较平稳的切削力和较低的工件已加工表面粗糙度。     

基于用户材料二次开发的Ti6Al4V切削加工三维有限元模拟

采用Ti6Al4V在大应变、高应变率和高温条件下的流动应力模型,通过用户材料二次开发写入Deform-3D材料库中,在此基础上开展了不同参数条件下Ti6Al4V高速车削加工的热—力耦合有限元模拟试验,对切削力、切削温度和刀具磨损随切削参数的变化进行深入研究。与试验结果的比较表明,采用二次开发的用户材料模型,可以提高切削力仿真精度,实现对整个切削过程的更准确预测。对切削力影响由大到小依次是背吃刀量、进给量、切削速度。从切削力的角度来选择切削参数时,优先选取较高的切削速度,其次考虑较大的进给量。对切削温度影响最大的是切削速度,且切削速度与切削温度呈正比关系,背吃刀量影响最小。从切削温度角度选择切削参数时,应选用较大的进给量和背吃刀量,适当减小切削速度。切削速度对刀具磨损的影响最大,所以,为了延长刀具的使用,必须合理地选择切削速度。     

钛合金切削加工中刀具寿命和刀具磨损的研究

钛合金是典型的难加工材料,提高钛合金的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。本文选用Ti-6Al-4V作为工件材料,选取两种不同的硬质合金和一种聚晶金刚石(PCD)作为刀具材料,对切削加工中刀具寿命和刀具磨损进行了试验研究。研究结果表明:PCD刀具寿命明显高于硬质合金刀具,在高速下优势尤其明显;两种硬质合金刀具低速下主要是粘结磨损,高速下主要是粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损;PCD刀具主要是微崩刃和石墨化引起的沟槽磨损。     

航空钛合金车削加工工艺试验研究

对α+β钛合金TC11进行车削工艺研究,采用无涂层、PVD Ti Al N涂层、金刚石涂层三种刀片在干式加工和MQL冷却状态下进行车削试验。研究不同刀具、冷却方式和加工参数对车削TC11钛合金切削力、切削温度、加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损方式等影响规律。通过相关试验数据得出相关切削参数,为优选加工刀具提供参考。     

硬质合金刀具铣削Ti6Al4V材料性能研究

Ti6Al4V材料具有良好的性能,广泛应用于航空、航天、医学等领域。这一材料属于典型难加工金属材料,对刀具的切削性能要求较高。对YG6硬质合金刀具干式铣削Ti6Al4V材料时的刀具磨损形态、切削力、切屑形态进行了研究,结果表明,在其它切削参数相同的条件下,低速切削时刀具磨损主要表现为粘结磨损、磨粒磨损、边界磨损。随着切削速度的加快,刀具磨损加剧,主切削刃出现微崩刃。在较高的切削速度和较大的进给量下,刀具磨损进一步加剧,刀尖处磨损最为严重,前刀面出现剥落现象。在进给量和切削深度保持不变的情况下,切削速度加快,切削力出现减小的趋势。YG6刀具切削Ti6Al4V材料容易形成节状切屑,这会对加工表面质量产生不利影响。     

钛合金高速切削加工试验研究进展

钛合金因优越的性能而被广泛应用于航空航天和武器装备等领域,但由于切削加工性较差,在高速切削中易出现切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,因此,学者们针对钛合金高速切削加工进行了大量试验研究.本文对近年来钛合金高速切削领域的国内外研究进展进行了总结,重点分析了在锯齿形切屑、切削力、切削温度、加工表面质量和刀具磨损方面...     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

金属陶瓷刀具高速切削钛合金试验研究

采用自主研发的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对TC4钛合金(Ti6Al4V)进行了高速车削试验。从切削力、工件已加工表面质量和刀具寿命等方面分析了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具加工TC4钛合金的切削性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察和能量分散光谱(EDS)扫描分析,研究了不同几何形状的Ti(C,N)基金属陶瓷刀片高速车削TC4钛合金的失效形态及失效机理。     

硬质合金涂层刀具车削钛合金TA15的磨损研究及切削参数优选

刀具磨损剧烈是钛合金切削中的突出问题,探求刀具磨损的本质对于提高加工质量和效率、降低成本具有重要意义。本文采用Al Ti N涂层硬质合金刀具对钛合金TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)进行车削试验,利用激光共聚焦显微镜观察刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理及磨损形式进行了分析,并根据刀具磨损状态进行了切削参数优选。研究结果表明:涂层硬质合金刀具切削TA15时,刀具失效形式主要为涂层剥落、崩刃和月牙洼磨损;随着切削速度的增加,后刀面VB值呈现了驼峰状的变化规律,涂层剥落的区域在波谷出现了明显的减小趋势;切削试验结果指出,正前角AlTiN涂层硬质合金刀具可用于钛合金TA15的精车工艺中,在v=100m/min、f=0.05mm/r、a_p=1.5mm切削参数下,刀具表现性能最优,同时硬质合金涂层刀具车削TA15的最大切削速度不宜超过120m/min。     

超低温大进给铣削Ti6Al4V钛合金的刀具磨损试验研究

以液氮作为冷却介质,对难加工材料Ti6Al4V钛合金进行了大进给铣削试验。研究分析了刀具耐用度、刀具磨损区的宏观形态与微观形态,并与干铣削进行了对比分析。研究结果表明:相对于干切削,液氮冷却下超低温、大进给铣削Ti6Al4V钛合金可以减缓热裂纹的产生,显著提升刀具耐用度;两种冷却润滑条件下的刀具使用寿命主要由沟槽磨损决定。     

基于正交试验的高速切削钛合金切削力研究

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象,用正交试验的方法分析了切削速度、进给量和背吃刀量三个因素对切削力的影响,结果表明:径向力、切向力、轴向力都是随切削速度增大而减小,随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削用量的变化导致各向切削力与切削合力的变化趋势基本一致;背吃刀量对切削力影响最大,进给量次之,切削速度最小;三个方向力中,轴向力最小,径向力次之,切向力最大。     

硬质合金刀具高速车削钛合金的切削性能研究

采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti-6Al-4V钛合金进行了高速干车削试验,通过对切削过程中切削力、刀具寿命、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具高速干车削钛合金的切削性能,为钛合金高速切削刀具的设计提供了试验依据。     

Ti（C,N）涂层刀具切削磨损数值模拟分析

模拟了在相同切削条件下Ti（C,N）涂层刀具和未涂层刀具切削温度变化情况.验证了Ti（C,N）涂层材料能降低切削力、减小切削热,保护切削刃,避免产生崩刃的作用;验证了刀具前刀面靠近主切削刃处容易磨损是由于在高速切削加工中,切削温度高,导致粘结、氧化和扩散磨损加剧造成的.     

涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究

基于有限元方法选取4种不同涂层材质的刀具进行切削淬硬H13模具钢仿真加工,研究涂层材质和切削速度对刀具切削性能的影响。从切削力和切削温度两个方面考虑,在相同切削条件下,Ti Al N涂层刀具的切削性能最优,Al_2O_3涂层刀具引起的已加工表面塑性变形最小;随着切削速度的提高,切削力和切削温度不断增加,工件材料已加工表面的塑性变形也逐渐增大。     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力一应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson--Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。     

切削Ti -6Al -4V硬质合金涂层平头立铣刀的几何参数优化仿真研究

Ti - 6Al - 4V具有热导率低、弹性模量低、加工硬化严重及化学活性高等特点,属难加工材料,一般采用涂层硬质合金刀具加工.刀具几何参数对切削力、切削热、加工表面质量有重要影响.对刀具几何参数优化能够获得最优的刀具切削性能.使用有限元分析软件AdvantEdge建立三维立铣模型,采用单因素试验法模拟分析TiCN/A...     

切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律。研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120m/min。     

Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟

采用DEFORM软件建立三维有限元模型对切削过程进行数值模拟,研究了不同切削速度、背吃刀量和进给量的切削用量三要素对切削力F和切削温度θ的影响。结果表明,在切削用量三要素中,对切削力F影响的主次顺序为切削速度进给量背吃刀量;对切削温度θ影响的主次顺序为背吃刀量进给量切削速度,模拟结果与之前的试验结果基本吻合。分析切削力和切削温度可预测Ti6Al4V钛合金的最佳工艺参数,对揭示Ti6Al4V钛合金切削加工过程的基本规律具有实际意义。