陶瓷刀具切削淬硬轴承钢的试验研究

淬硬GCr15轴承钢作为一种难加工材料,过去的精加工一直采用磨削加工,由于超硬材料刀具的出现及数控机床等加工设备精度的提高,以硬切削来完成零件的最终加工已成为一种新的精加工途径。本文以国产陶瓷刀具切削淬硬GCr15轴承钢轧辊为研究对象,通过切削试验对切削过程中切削用量与切削力和加工表面质量之间的关系进行了较为深入的研究,以期对硬车削技术的推广应用提供试验依据。     

放电位置随机分布的电火花线切割加工仿真模型

在电火花线切割单脉冲放电过程仿真的基础上,基于有限元软件ANSYS提出了一种放电位置随机分布的电火花线切割加工温度场仿真模型。在仿真过程中,放电位置随机分布,并引入"生死单元技术"去除高温蚀除的单元,得到了线切割连续脉冲放电加工过程的表面效果。然后利用温度场仿真结果计算不同放电参数下的材料去除率,并基于脉冲利用率和电极丝换向时间进行修正,发现修正后材料去除率仿真结果与实际加工结果之间误差小于10%,验证了电火花线切割加工连续脉冲随机放电的仿真模型的准确性。其中,电火花线切割加工过程的脉冲利用率、电极丝换向时间是导致仿真结果出现偏差的主要因素。为了分析实际加工过程的脉冲利用率,搭建了脉冲利用率检测装置,对不同伺服条件下的脉冲利用率进行了统计。     

电火花单脉冲放电加工的电热模型与实验研究

为了探索电火花放电加工过程中的材料去除机理,以均匀热源模型为基础,建立了单脉冲电火花加工铝合金6061的温度场的电热模型。利用ANSYS软件仿真获得了单脉冲放电产生的温度场,分析了熔融凹坑的直径、深度和体积随不同脉冲宽度的变化趋势。进行了电火花单脉冲放电加工实验,模拟计算结果和试验结果基本吻合,表明该电热模型可以比较准确地预测电火花单脉冲放电加工的温度场分布,为进一步预测电火花连续脉冲放电加工的温度场分布情况打下基础。     

电火花加工轴承钢GCr15的电极选择研究

轴承钢GCr15广泛用于轴承、精密模具、量具等精密领域,电火花加工是所述精密领域中常用的加工方式。在电火花加工中,电极材料与电火花加工性能密切相关,选择合适的电极材料能够进一步发挥电火花加工的优势。选取三种电极材料进行对比研究,包括紫铜、石墨和铜钨合金WCu50,首先,从放电过程和热蚀除角度分析电极材料特性对于加工效率(MRR)、表面粗糙度(SR)和电极损耗率(TWR)的影响。其次,设计16组田口实验,得到不同电极材料的电火花加工轴承钢GCr15的MRR、SR和TWR。随后,提出一种石墨和铜钨合金WCu50组合电极分别作为粗加工和精加工的电极材料,验证性实验结果表明,本次提出的组合电极,相比于粗精加工均采用紫铜作为电极,加工效率提高50%,表面粗糙度降低32.4%,圆柱度提高42.4%。     

电火花线切割温度场有限元分析及参数验证

建立了电火花线切割脉冲放电模型,利用有限元法分析了单脉冲放电的温度场分布。计算出该条件下工件及电极丝放电凹坑几何特征,与实际切割条件下的表面粗糙度、电极相对损耗比、切割速度等工艺指标进行了对比,并根据电火花线切割的加工特点进行了修正,研究了电火花线切割的蚀除规律。结果表明:模拟的单脉冲放电凹坑几何特征经修正后可以近似表征实际连续切割时的表面粗糙度;实际切割中放电点在电极丝上的通道转移是导致电极丝相对损耗较低的主要原因;考虑到实际切割相关因素,对理论切割速度进行修正后,其值与实际值是吻合的。     

PCBN刀具连续切削磨损机理的研究

以BZN8200PCBN刀具硬车削GCr15轴承钢为实验对象,分析了PCBN刀具连续切削时的磨损机理,结果表明,BZN8200刀具硬车削GCr15淬硬轴承钢时刀具磨损主要是氧化磨损、粘结磨损和扩散磨损共同作用的结果。     

GCr15轴承钢电火花线切割工艺参数优化

为了提升GCr15轴承钢电火花线切割加工的表面质量,研究了峰值电流、脉宽时间和脉间时间对GCr15轴承钢电火花线切割加工效果的影响。结果表明:材料的表面粗糙度和去除率随峰值电流和脉宽时间的增大而增大,脉间时间对表面粗糙度的影响不大,当脉间时间过小时,容易发生加工短路现象。对电火花线切割加工工艺参数进行了优化,峰值电流为2 A、脉宽时间为1μs、脉间时间为4μs时,加工效果最佳,表面粗糙度Ra值为0.76μm,加工效率为10.1 mm~2/min。     

快走丝线切割脉宽与间隙对加工质量影响分析

通过一系列的实验得出脉冲宽度或脉冲间隔与加工表面粗糙度、精度、机床型号的关系,总结出放电电路能量及电流脉冲宽度、脉冲间隔对线切割电火花精加工表面粗糙度的影响规律.在实际生产加工中,结合实际清况,选择合适的脉冲宽度、脉冲间隔比,调节出合适的加工速度,这样能有效地控制工件的表面粗糙度,提高加工效率.实验结论可为提高线切割加工质量找出一条新途径,也为今后高频电源的开发,加工技术的提高提供重要参考依据.     

硬态干式切削过程的有限元仿真

硬态干式切削是近期发展起来的一种先进的切削加工技术,其具有良好的加工柔性、经济性和环保性能,是精加工过程中加工淬硬钢的最佳选择。基于材料变形的弹塑性理论,并结合ABAQUS通用有限元程序的特点和实际切削工况,用J-C模型建立工件材料模型,根据剪切失效准则实现切屑和工件分离,切屑和刀具的接触摩擦采用库仑摩擦定律,对AISI4340钢硬态切削过程进行仿真,分析了等效应力、等效塑性应变云图、切削力变化曲线以及切屑的温度场分布。在理论上,模拟过程与实际切削过程基本符合,为以后的硬态干式切削提供了参考。     

基于DSP的线切割机床数控系统的研制

随着制造技术的日新月异和工业生产的迅猛发展,电火花线切割技术己成为机械制造领域中一种重要的加工技术,它是通过两电极间脉冲放电,用电蚀原理对工件进行加工。线切割加工具有无切削力,工件材料硬度对可加工性影响不大等优点,得到了广泛的应用。目前国外生产和使用的绝大多数为高速快走丝电火花线切割机床,而我国生产和使用的则主要为慢速单向走丝电火花线切割机床。两者相比,除了采用的工艺不同外,无论在精度、功能、自动化程度、可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面,还是在外观等方面,后者较前者线切割机床平均明显低一个档次。本文对电火花线切割机床进行了基于DSP的CNC控制器的基础开发。经过操作功能与加工实验的试验,试验结果显示本文所开发的基于DSP的CNC控制器能够实现电火花线切割机床的基本操作功能与实际放电加工,并且将国产的电火花线切割机床CNC控制器提高到多CPU、Windows操作系统与基于DSP电控系统新的发展框架上。