槽型几何参数对C型刀片切削45钢切削力和断屑性能的影响

45号钢是一种优质的碳素结构钢,因其具有良好的物理化学性能,成为了各行各业应用最广泛的工程材料之一。本文以调质45钢为工件材料,采用干式切削实验研究不同槽型几何参数对半精加工C型刀片切削调质45钢时的切削力和断屑性能的影响规律。结果显示:刀片的第一前角与反屑角都会影响切削力的大小,但第一前角的影响更为显著,适当地增加第一前角,有利于减少切削力,并求出不同切深下,切削力与第一前角的线性方程;刀片的断屑能力主要与反屑角的大小有关,适当地增大反屑角,有利于提高刀片的断屑性能;对于45号钢材料的半精加工,将刀片的第一前角控制在10°~15°,同时,本文获得了切削速度为200 m/s时,正常断屑范围的刀片反屑角与切深和进给率的量化关系,在不引起切削力显著增大的前提下,将反屑角提升至30°以上,可以获得良好的断屑性能。     

刀具断屑槽对切削过程影响的数值模拟

本文通过有限元法模拟切削过程,对硬质合金刀片断屑槽在切削过程中的影响做了研究。结果表明采用平滑的槽型曲面有利于降低主切削力;断屑槽能够降低轴向力和径向力,进而可以帮助提高加工精度和工件的表面质量。切削过程中,有断屑槽的刀片表面等温线分布集中,而没有断屑槽的刀片表面有多个最高温度区域且温度更高,不利于刀片的使用寿命。另外,有断屑槽的刀片所产生切屑的有效应力、有效应变更大,更适合于加工塑性好的材料。     

带减摩槽刀片切削机理的试验研究

本文通过对平前刀面和带减摩槽刀片的基本切削试验结果的分析 ,考察了减摩槽对主切削力 (Fz)以及切削变形和断屑性能的影响 ,在此基础上得出对三维断屑槽设计的一些有益结论 ,并据此设计了一种新型的断屑槽。     

磨削工艺对硬质合金切槽刀片刃口质量的影响

本文采用树脂结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金切槽刀片的断屑槽和周边,形成刀片的切削刃口。采用D46和D64两种不同粒度的砂轮分别制备了5°、10°、15°前角的切槽刀片。在断屑槽的磨削过程中,采用了一次磨削和两次磨削两种方式。通过表面粗糙度仪测量了断屑槽和周边的粗糙度值,通过SEM测量了刀片的刃口缺陷。结果表明:砂轮粒度磨削周边对表面粗糙度的影响不大,断屑槽磨削的表面粗糙度受粒度影响较大;刀片前角越大,刃口完整性保持越差;相同条件下断屑槽采用两次磨削能获得更好的刃口质量。通过此试验,明确了生产现场磨削此类刀片的磨削工艺:磨削周边选用D64砂轮以提高加工效率,磨削断屑槽选用D46砂轮两刀磨削以提高表面质量,最终在兼顾磨削效率和质量的条件下可获得较好的刃口质量。     

不锈钢刨槽加工中车削刀片槽型对切屑影响的仿真研究

用车削刀片进行不锈钢刨槽加工广泛应用于家电、工程及装修等行业,刨槽时的切屑形式是影响刨槽质量的重要因素。本文基于金属切削仿真软件Third Wave AdvantEdge,建立了硬质合金车削刀片切削304#不锈钢时的仿真模型。通过模拟仿真及切削加工,验证了全新设计的刀片槽型能够获得刨槽加工时需要的切屑类型。结果表明：刀片槽型几何参数能够影响刨槽加工时的切屑类型,车削模拟仿真与刨槽切削验证试验结果一致,为进一步改进刨槽刀片的槽型提供了参考。同时通过仿真研究还发现,切削温度除受切削速度、进给量和切削深度影响之外,还受前角、刃倾角及排屑等因素的影响。当进给量f从0.1 mm/r提到高0.5 mm/r时,切削温度上升25%～50%;当第一前角增加1°、第二前角增加3°,刃倾角增加8°及槽宽增加0.5 mm时,切削温度降低18%～20%。     

槽型结构对GH4169切槽加工性能的影响

本文采用4种不同槽型结构的切槽硬质合金刀片-TR、-SZ0、-SZ1和-SZ2进行高温合金GH4169切槽切削实验,测定各切槽硬质合金刀片的切削寿命及刀片磨损,观察切削实验切屑形貌,并通过有限元软件模拟仿真切槽切屑形貌,揭示硬质合金刀片的槽型结构对GH4169切槽加工性能的影响规律。结果表明:在目前国内航空加工企业的主流切削速度(v为40、60 m/min)条件下,-SZ2切槽刀片锋利的直线型刃口形式有利于提高刀片的使用寿命,其合理的断屑台结构可获得良好而稳定的断屑效果。     

VC-2PSB型球头立铣刀

Dijet公司开发出几种新型断屑槽，这类刀片主要用于精密零件的车削加工。①MF、MM断屑槽：此类刀片为全磨制E级刀片，主要用于不锈钢材料精密零件加工。断屑槽前面和后面(刀片外周侧面)的磨削精度均有较大提高，可防止切削刃与工件材料发生粘附，提高加工表面光洁度，减少后刀后的磨损；     

多齿梳刀与D型刀片车削GH4169高温合金的对比研究

GH4169合金具有良好的高温特性,是国家航空航天领域的关键材料,但其可加工性极低。为了提高加工GH4169合金的效率,本文从刀具切削点数量入手,采用多齿梳刀车削GH4169合金,研究新型高温合金车削工艺,并与一般车削工艺进行对比实验。实验结果显示:两种刀具,切削深度均是切削力的主要影响因素;梳刀单齿切削力小,能有效分散切削力;对于D型刀片,切削速度是表面粗糙度的主要影响因素,对于梳刀,切削深度是表面粗糙度的主要影响因素;相同切削量条件下,梳刀刀刃磨损量小于D型刀片;D型刀片切屑为长螺旋型卷屑,梳刀切屑则为不规则缠绕屑,能有效断屑。梳刀较D型刀片对GH4169高温合金具有更好的切削性能。     

刀片槽型对GH4169车削寿命的影响

本文从刀片槽型结构出发,通过调节刃带宽度和刀具前角设计四款不同槽型刀片,对GH4169进行车削试验。通过测力仪(Kistler 5070)测量刀片切削力和超景深显微镜(Easson)观察刀具的磨损形貌,分析刀片的受力曲线和磨损曲线。试验表明:切削速度在45~85 m/min范围内,随着切削速度的增加,不同槽型刀片切削力都是先增大后减小;相同参数条件下,刀片槽型前角越大,剪切变形减小,受力越小;切削速度较低时,3°~15°前角范围内,刀具刃口强度好的刀片寿命好;切削速度较高时,通过增大第一前角和切削刃强度有助于提高刀具寿命;切削速度45 m/min时,刃口强度好的SNR1槽型切削寿命好;切削速度65 m/min,槽型最锋利且有加强筋强化切削刃的SNR4槽型切削寿命好;切削速度85 m/min,刃口强度和前角都较大的SNR2槽型切削寿命好。在本文切削速度范围内,SNR2能较好的满足使用要求。     

复合断屑槽型结构及双槽刀片断屑性能试验研究

现代可转位刀片的断屑槽型开始越来越多地使用复合断屑槽型结构。在本文中,我们首先介绍了几种比较典型的复合式断屑槽型：双槽、刀尖部分向前突起的结构、波浪形后背结构。然后采用最典型的复合式槽型─—双槽进行试验研究,并对其切削力和断屑性能分析说明。     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

精加工刀片槽型的研究：解决小切深小进给的断屑问题

为了解决小切深小进给的断屑问题这一技术难题,该文从二维槽型的断屑机理出发,引进三维槽型促成断屑的主要的三个几何要素——斜槽、小凸起与波形刃,并对此三者进行了理论分析,在理论分析的基础上提出了精加工三维刀片新槽型方案。图13幅,表1个。     

304不锈钢车削的高压断屑技术研究北大核心

针对304不锈钢的车削过程中铁屑折断难,经常导致铁屑缠刀、加工表面划伤、排屑困难、影响自动化生产线的稳定运行等问题,设计开发7 MPa高压供液系统为车削过程提供高压冷却液。在高压冷却环境下,试验比较304不锈钢在粗、精加工的不同车削参数、刀片情况下的铁屑状态。研究结果表明,7 MPa高压冷却可以解决304不锈钢精加工铁屑不易折断的问题。铁屑的长度与冷却压力、切削参数、刀片有关,通过匹配适当的切削参数和刀片,铁屑长度可以被控制在较短的范围内。在此基础上,提出了一套针对304不锈钢车削加工的高压断屑方案,实现铁屑的可靠折断。     

有限元仿真预测高温合金切槽刀具寿命的初步探讨

通过分析切槽刀具在切槽过程中的加工难点,结合难加工材料高温合金Inconel 718的材料特性,提出了一种新的刀具设计思路,设计了一种新断屑槽结构的切槽刀具,该断屑槽的特点是凸起部位由平滑过渡的曲面构成。对比刀片为市售国外同类产品是采用尖锐棱角构成的断屑槽。采用DEFORM软件对两种刀片进行有限元切削仿真和切削试验结果表明,新的切槽刀具的综合性能优于国外同类产品,且仿真评价与切削实验结果基本一致,说明采用有限元仿真预测不同方案的高温合金切槽刀具寿命的高低是基本可行的,可以初步应用到切槽刀具的结构设计中来。     

凸包型断屑槽的研究与设计

本文建立了可转位刀片上反屑面为凸曲面断屑槽的截面模型──凸包型断屑槽，讨论了该模型各参数变化对切屑向上卷曲半径的影响，并对其截面参数设计进行了探讨。结果表明，本文提出的新的断屑槽截面设计方法简单、方便，具有实用价值．     

PCD刀具断屑槽参数仿生群算法优化北大核心

为提高PCD刀具使用寿命和Ti6Al4V钛合金工件表面质量,改善断屑效果,建立直线圆弧形断屑槽PCD刀具车削仿真模型,通过响应面法研究断屑槽参数(前角α、棱带长度L、曲率半径R)对切削力、刀尖温度和工件表面残余应力的影响,建立切削性能随断屑槽参数变化的二次多项式回归模型,应用方差分析和显著性检验验证模型的准确性。根据线性加权法,构建以切削力、刀尖温度和残余应力为目标的多目标优化模型,通过仿生群算法进行断屑槽参数优化。实验结果表明,PCD刀具断屑槽最优参数为前角α=30°、棱带长度L=0.1 mm、曲率半径R=0.42 mm。优化断屑槽参数后的PCD刀具能够有效降低切削力、刀尖温度和工件表面残余应力,改善断屑性能,形成规则的螺卷屑或长紧卷屑。     

加工模具用锯齿形切削刃立铣刀

伊斯卡日本公司开发的具有锯齿形切削刃、带分屑槽断屑的立铣刀系列产品（图1）包括可转位ISO刀片、螺旋刃铣刀片（独立开发）、整体立铣刀、球头立铣刀、圆刀片机夹式立铣刀等。其中,带分屑槽断屑的圆刀片机夹式立铣刀（图2）和交替配置粗、精切削刃的精铣立铣刀（图3）在模具加工中表现出了优异的切削性能。     

硬质合金车梳加工中切削颤振的研究

车梳加工是现今汽车发动机曲轴主轴颈粗、半精加工时广泛应用的切削工艺。本文介绍了车梳加工的切削机理及其应用。通过车梳拉专用机床以及自行搭建的颤振实验平台来检测工件每时每刻的振动位置,以此来比较梳型刀片与普通车刀片的切削颤振情况和加工表面质量以及针对精加工的各切削参数对车梳加工切削颤振的影响。实验结果表明:在相同切削参数和切削余量下,梳型刀片的切削颤振大于C型刀片,加工表面粗糙度略低于C型刀片,切削效率则远远高于C型刀片;背吃刀量和进给速度增大时梳型刀片切削颤振增大,主轴转速增大时切削颤振减小。     

微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验

针对高速微切削过程中微型车刀表面摩擦磨损严重的问题,利用表面非光滑微织构减摩减阻原理,在高速微切削用车刀表面利用激光加工技术制备了微槽、微坑织构,研究了激光加工参数与微织构形貌之间的关系;分析了微织构的摩擦学特性;利用自行研制的高速微车削单元进行微织构刀具及无织构刀具的高速微切削SUS304不锈钢的对比试验,从切削力、切削温度、刀屑接触状态、切屑形态以及已加工表面粗糙度对微织构车刀性能进行评价。结果表明:微槽、微坑织构均可以有效降低刀具表面摩擦因数;在高速微切削过程中可以减小切削力、切削温度,降低刀屑接触长度,改善切屑形态,尤其是微坑织构可明显改善表面质量,可以应用到SUS304不锈钢的高速微加工。     

硬质合金可转位车刀片UG型断屑槽断屑机理的研究

本文采用接触图形法对硬质合金可转位车刀片UG型断屑槽的断屑机理进行了实验研究．结果表明：由于采用了根据不同切削深度和进给量巧妙改变有效槽宽、使切屑横截面弯曲呈拱形、弹形挡屑筹措施，UG型断屑槽具有断屑范围较宽、在进给量较大时不易出现过分断屑等特点．此外，文中还对化学气相涂层刀片的UG型断屑槽在切削速度明显提高以后断屑范围的变化进行了研究．文中给出的UG型断屑槽的断屑范围图可供实际选用．