Cutting heat dissipation in high-speed machining of carbon steel based on the calorimetric method

The cutting heat dissipation in chips, workpiece, tool and surroundings during the high-speed machining of carbon steel is quantitatively investigated based on the calorimetric method. Water is used as the medium to absorb the cutting heat; a self-designed container suitable for the high-speed lathe is used to collect the chips, and two other containers are adopted to absorb the cutting heat dissipated in the workpiece and tool, respectively. The temperature variations of the water, chips, workpiece, tool and surroundings during the closed high-speed machining are then measured. Thus, the cutting heat dissipated in each component of the cutting system, total cutting heat and heat flux are calculated. Moreover, the power resulting from the main cutting force is obtained according to the measured cutting force and predetermined cutting speed. The accuracy of cutting heat measurement by the calorimetric method is finally evaluated by comparing the total cutting heat flux with the power resulting from the main cutting force.     

高速切削加工的刀具材料及其合理选择

进一步加强刀具材料的研究和开发，并合理地选择刀具材料，是推动高速切削技术应用和发展的重要前提。介绍了适用于高速切削加工的各种刀具材料。包括涂层刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚品金刚石刀具等。并分析各种刀具材料的合理选用。     

Predictive analytical modeling of cutting forces generated by high-speed machining of ductile and hard metals

This paper proposes an analytical cutting forces model based on an extension of the Oxley's machining theory (OMT) to high-speed machining of ductile and hard metals. In this model, the materials' behavior was modeled using the Marusich's constitutive equation (MCE). Furthermore, The OMT was modified to be able to capture the effects of the cutting tool edge radius and the burnishing phenomenon by implementing a variable rake angle equation and the Briks criterion, respectively. The predictive model was validated using experimental data obtained during the orthogonal machining of two aluminum alloys (AA6061-T6 and AA7075-T651) and induction-hardened AISI4340 steel (58-60 HRC). The results showed that the predicted and experimental cutting forces were in reasonable agreement for all tested materials. The strain rate constant in the primary shear zone (C₀) was found to be significantly sensitive to the cutting conditions and work material, and its effect on the predicted data was highlighted and discussed in depth. On one hand, it was found that AA6061-T6 is less sensitive to the strain rate compared to the AA7075-T651. On the other hand, all tested materials were found to be more sensitive to the strain rate at low cutting speeds and/or cutting feeds.     

碳钢铣削热研究

本文基于量热计法研究碳钢铣削热在切屑、工件、刀具及环境中的量化分配,并通过测量切削力和设定的切削速度得到主切削力的功率,将算出的总热量与主切削力做的功相比较来评判量热法测量切削热的精确程度.     

高速铣削AF1410高强度钢的实验研究

高强度钢具有优异的机械性能和广阔的应用,但切削加工较为困难,存在加工效率低,加工表面质量差等问题.以AF1410高强度钢为研究对象,应用高速铣削的加工方法,使用涂层硬质合金刀片,对AF1410高强度钢进行了高速铣削实验,研究分析了在高速切削条件下刀具磨损、切削力、切削温度以及已加工表面粗糙度的变化规律.研究发现以TiC...     

A new method for heat measurement during high speed machining

The cutting temperature and temperature distribution along the rake face of cutting tool and work piece is an essential factor in study of machining processes due to its effect on surface quality, tool life, tolerances, metallurgical behavior and chip-removing rate. Several methods have been introduced to measure temperature during machining, such as the thermocouple technique, infrared camera and metallurgical methods. Each of these methods has some advantages and limitations. In this article, an infrared high-speed sensor with specially designed software has been used to measure the transferred heat to the work piece during high speed machining (HSM) of bronze alloys. The results revealed that this system enhances accuracy and reduces the number of tests required.     

高速钢刀具的磁化对切削性能的影响

通过对高速钢刀具的磁化,对磁化与非磁化高速钢刀具进行了切削性能比较试验,就试验结果,分析比较了磁化与非磁化高速钢刀具在切削中的切削力、切削功率、切削精度与刀具寿命方面的差别,指出了在一定的条件下,磁化切削能改善切削性能,提高刀具的使用寿命.     

MQL加工中切削液的作用及性能

MQL加工是可持续发展战略在机械加工中的微观体现,微量切削液的使用可以达到甚至好于传统浇注切削液的加工效果,同时降低成本,减少环境污染。简述了生态效应对MQL切削液的要求,给出了具有生态效应的几种切削液基油和添加剂,并对其生态性能和切削性能进行了比较。为正确制定和实施MQL机械加工工艺提供了理论和工程依据。     

基于有限元仿真的高速干式切削立铣刀切削温度研究

基于传热学和金属切削理论,在热源法的基础上,建立了高速干式铣削时立铣刀温度场的数学模型;利用有限元软件ANSYS,分析了立铣刀在不同切削工况下温度场的变化规律,推导出了立铣刀平均切削温度的经验公式,以及切削温度与切削用量的关系。     

基于田口法的高速切削参数优化研究与应用

应用田口法对切削速度、背吃刀量以及每齿进给量三个主要影响表面粗糙度的因素进行分析,求出各个因素不同水平的平均表面粗糙度和信噪比(S/N),得到最优切削参数。预测经最优切削参数加工得到的表面粗糙度值,最后通过确认实验验证了其正确性。     

高速切削温度动态变化规律的数值模拟

切削温度与刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度密切相关,其变化规律反映出高速切削过程本质的重要方面。本文应用数值模拟,对高速切削加工过程中切屑、工件和刀具三方面的温度随切削速度、进给量、切削深度的动态变化进行了研究,探讨了其变化规律,其结论有助于优化高速切削工艺及建立高速切削数据库。     

基于广义边界的机械加工系统碳排放量化方法

针对机械加工系统碳排放问题,提出了一种机械加工系统碳排放量化方法.对机械加工系统物料、能源消耗及碳排放特点进行了分析,定义了其广义边界,并对碳排放的多源性进行了论述;对机械加工系统多源碳排放量化方法进行了详细论述,不仅考虑了机械加工设备物料、能源消耗引起的碳排放,而且考虑了切削液、刀具等辅助物料及废屑处理引起的碳排放,分别给出了其量化方法并对量化方法中的关键要素进行了研究;通过一个具体案例验证了该量化方法的可行性.     

高速硬切削参数对切削力影响的数值模拟

建立了淬硬钢高速切削的有限元模型,通过Johnson-Cook（JC）工件材料模型及JC失效准则来模拟切屑的形成过程;并研究了背吃刀量、刀具前角和刀尖圆弧半径等参数对切削力的影响规律.     

高速切削热分配的有限元模拟

基于有限元法建立了典型的正交切削模型,结合切削热分配的解析法,研究了高速切削中切削热在切屑、工件和刀具部分的量化分配规律,并通过实验验证了模拟数据准确性,为高速切削热的相关研究提供了一种新的方法。     

切削温度测量方法综述

对目前常用的切削温度测量方法进行了综合评述 ,介绍了各种测温方法的基本原理、优缺点及适用范围     

刀具补偿在数控加工中的应用

分析了数控加工中的刀具的四种补偿功能 ,并简述了刀具补偿在数控加工中的应用。     

浅析激光熔覆高速钢刀具制备工艺过程

刀具表面强化处理是提高刀具耐磨性及其使用寿命的重要途径之一.将激光熔覆技术的优势和切削加工对高速钢刀具的使用要求结合起来,分析了激光熔覆改善高速钢刀具性能的可行性和经济性,研究了激光熔覆制备高速钢刀具的工艺流程,针对熔覆过程中出现的主要问题,如合金粉末的研制、激光工艺参数的优化和熔覆层裂纹倾向等进行了探讨并给出了具体的...     

滑枕铣床升降台的高速切削工艺

针对使用传统方法加工滑枕铣床升降台存在质量差、效率低的问题,将高速切削加工技术引入滑枕铣床升降台的加工过程中,并对滑枕铣床升降台加工工艺进行了改进.高速切削加工切削系统的工作频率远高于机床的低阶固有频率,振动较小,大大降低了加工表面粗糙度,提高了加工质量.基于高速切削加工转速高和切削力小的特点,取消滑枕铣床升降台半精加工工序,提高了加工效率.     

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。     

基于 MEMS 的量热式传感器气体流量测量的模型研究

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N₂、CO₂流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO₂测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO₂测量介质的均方根误差为0.05%。