金属切削刀具的磨损机理

应用摩擦学原理分析刀具磨损的特点、形式和原因.     

基于切削声发射信号测量的刀具磨损状态判别

针对刀具磨损状态判别方法在变化的加工条件下判别正确率低的问题,通过实时采集刀具的切削声发射信号,提出了一种自适应获取声发射信号中刀具磨损状态特征的方法和基于磨损状态特征数据序列之间灰色关联分析结果的刀具磨损状态判别方法。以4把WNMG080408-TM T9125型号车刀在ZCK20数控车床上进行了车刀的切削磨损实验和磨损状态判别,实验结果表明:该方法能够自适应获取车刀的磨损状态特征,车刀的磨损状态判别结果与实际相符,具有较高的判别正确率。     

切削Ni时刀具扩散磨损的研究——相图在金属切削中的应用之一

随着高速切削的广泛应用和被加工材料成分的日益复杂化,把金属切削加工看作是典型冷加工的传统观念,已经不利于这方面研究工作的发展。文章认为,金属切削过程实质上是一种特殊形式的微区热加工过程,因此可以用研究热加工的一些方法去进行研究,而相图是重要的手段之一。文章以 Ni 和 Co 为研究对象,通过烧结试验、剂压试验和切削试验,证明以 Co(溶有少量WC)为粘结相的硬质合金,在同 Ni 接触时,在一定的温压条件下,Co 会迅速扩散到 Ni 中去,在用其切削时就表现为刀具的迅速磨损。由于纯 Ni 的硬度很低,显微组织中又没有硬质点相,所以造成刀具磨损的原因,主要是物理磨损。文章中还用化学稳定性极好、不易同 Ni 发生作用的 FD 复合立方氮化硼刀具进行了对比,结果证明其耐用度是硬质合金刀具的千倍以上。文章的试验结果还表明,凡是以 Ni 为基体的工程材料,在使用硬质合金刀具进行切削加工时都不会有满意的效果。     

金属切削过程振动信号的分析与监视

本文对切削加工过程中颤振与刀具磨损引起的振动信号在时域和频域内进行了试验与分析,研究了有关特征量,以识别切削过程的工况,判断颤振是否即将发生,刀具是否将达到急剧磨损。试验与分析指出,振动信号的方差、自回归模型的残差方差与功率谱的主峰频率都是可以选为用于监视的特征量。在金属切削加工的过程中,有许多物理现象严重地影响着加工质量和生产率,紧密地伴随着这些物理现象的是工件与刀具的振动。例如,切削过程的颤振(Chatter)与刀具磨损就是两个重要的物理现象。一旦颤振发生,或刀具达到加速磨损阶段,工件的加工表面将显著恶化,噪声将急剧增加,刀具将可能折断,切削过程将被迫停止。目前,一般不能防患于未然,不能事先采取措施来解决这些问题,这对于提高加工质量与生产率十分不利,尤其是在自动化的生产过程中,这些问题所带来的后果尤为严重。在计算机技术与模式识别理论得到迅速发展的今天,如何运用它们来从有关的振动信号的分析中,提出合适的特征量,获得有关的信息,识别切削过程的工况,了解有关现象是否即将产生或已产生,以保证加工过程能合乎要求地进行,是十分值得研究的。本文将在时域与频率内,通过试验研究,着重分析同颤振有关的振动信号,也适当分析同刀具磨损有关的振动信号,以获得合适的特征量、监视工况,为对切削过程进行有效的自动控制提供基础。     

金属陶瓷刀具切削不锈钢的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷刀片。进行了奥氏体不锈钢的单因素切削试验，并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究。结果表明：纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷刀片在切削奥氏体不锈钢时表现出较高的耐磨性，其主要的磨损失效机理为粘结磨损，同时伴随一定的氧化磨损和扩散磨损。     

金属陶瓷刀具切削不锈钢的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片.进行了奥氏体不锈钢的单因素切削试验,并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究.结果表明:纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片在切削奥氏体不锈钢时表现出较高的耐磨性,其主要的磨损失效机理为粘结磨损,同时伴随一定的氧化磨损和扩散磨损.     

超精密切削单晶硅的刀具磨损机理

为了研究超精密切削单晶硅过程中金刚石刀具后刀面发生急剧磨损的机理,对单晶硅（111）晶面进行了超精密切削实验,并采用X射线光电子能谱分析仪对单晶硅已切削表面进行化学成分分析.实验结果表明：切削区域的高温高压导致金刚石刀具发生碳原子扩散磨损;切削过程中有碳化硅和类金刚石两种超硬微颗粒形成,而随着切削路程长度的逐渐增加,超硬微颗粒并不随之消失;碳化硅和类金刚石超硬微颗粒在金刚石刀具后刀面刻画和耕犁,从而产生沟槽磨损,直接导致金刚石刀具产生急剧磨损.     

基于非线性模型的切削过程的混沌研究

在已有非线性模型的基础上，用数值方法研究了不同切削参数下铣削过程复杂的非线性行为。大量的数值计算表明，在某些参数范围内，切削力和刀刃位移信号均呈现混沌特性。借助于Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数，证实了这一结果。     

基于切削振动相关性识别刀具磨损状态的模型与实验

本文提出基于切削振动相关性识别刀具磨损状态的研究思想,建立了车削中刀杆双向横振动系统及其单输入双输出系统的数学模型。理论和实验均表明,刀杆双向横振动之加速度响应在固有基频处的相干函数与刀具磨损状态之间有很好的规律性,它反映了两者之间的本质机理,并提供了识别刀具磨损状态的新途径。     

刀具磨损对于单点金刚石切削单晶硅的影响（英文）

单点金刚石切削(SPDT)是加工单晶硅最常用的方法,刀具磨损是影响加工表面或工件表面质量的重要因素,但是其中的磨损机制尚不清楚。为了研究刀具磨损对于切削机制的影响,本研究建立了单点金刚石切削单晶硅的分子动力学(MD)仿真模型。仿真结果表明随着刀具磨损程度的增加,切削力、表面损伤层厚度、位错分布面积、剪切变形和相变程度均增加。当使用已经磨损的刀具切削单晶硅时,挤压起主要作用,当使用未磨损刀具时,剪切变形起主要作用,工件表面损伤层主要是由硅的非晶相组成,使用磨损的刀具时产生的轴向力F_t约是未磨损刀具的四倍。模拟结果同时表明使用未磨损金刚石刀具时会导致工件发生塑性变形,当刀具发生磨损后切削过程中会伴随有脆性断裂。     

切削过程混沌颤振的控制方法仿真研究

以Grabec提出的混沌颤振模型为基础,探讨了切削过程混沌颤振的控制方法.首先建立了混沌颤振仿真分析的SIMULINK模型,以此为基础进行了混沌颤振动力学分析,得到混沌颤振动力学响应的时间序列;其次,分别建立了混沌颤振控制的随机噪声控制模型、周期摄动以及延迟反馈控制模型;然后进行控制仿真,通过控制仿真得到的结果与混沌颤振动力学响应仿真结果的对比分析表明:在x,y方向同时施加延迟控制能够达到消除混沌颤振的目的,是一种比较好的控制方法.     

金属切削过程有限元分析的研究现状

近些年来,随着科学技术的快速发展,有限元法已经成为金属切削过程仿真的有效工具。本文重点介绍了金属切削过程有限元分析的国内外发展概况,系统地分析了金属切削有限元分析的一般过程及若干问题。     

混沌特征量识别切削颤振的试验研究

针对切削颤振具有的非线性,传统信号处理方法不能全面揭示颤振特征及难以识别预报等问题,通过改变切削速度及深度的多组切削试验,获得从平稳切削到颤振状态完整过程的多组振动加速度信号,采用关联维数、最大Lyapunov指数及Kolmogorov熵等分析测试信号的混沌特征。结果表明,三个混沌特征量均能从不同角度较好揭示切削过程从平稳到颤振的变化规律。多混沌特征可能将是识别预报颤振的新方向。     

切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态及机理

为研究切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态和机理,采用硬质合金和聚晶金刚石(PCD)刀具进行了各切削工况下的切削试验。用爆炸式快速落刀装置获取切屑根,研究了前刀面的磨损部位。借助扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),检测分析了前、后刀面的磨损形态和成分组成,并进一步研究了磨损机理。结果表明:切削刀具的主要磨损部位发生在后刀面,磨损机理是磨料磨损;前刀面临近刃口区域首先产生由SiC增强相引起的磨料磨损,该区域随后由机械镶嵌生成积屑瘤,积屑瘤脱落后导致产生黏结磨损。黏结磨损的程度较轻,没有形成月牙洼型。前刀面离刃口稍远的区域(积屑瘤尾部后面)会同时产生由切屑底层SiC增强相引起的再次磨料磨损,磨料磨损的主要机理是"微切削"。     

切削刀具材料的未来

前言在现代机械制造技术中,现在约占95,6的传统加工方法,将来仍然要占80～90％,属于新加工方法的约占10～12％(现在约占5％)。在传统的加工方法中,金属切削加工占最主要的地位。因此在发展现代机械制造自动化技术的战略目标中,研究和发展切削加工用的刀具材料有非常重要的意义,特别是高强度、高硬度和耐高温的金属与非金属材料的迅速发展和应用,使得开发加工这类材料的刀具材料就显得迫切而重要了。     

切削颤振过渡过程的特征抽取

本文首先就如何选取切削颤振过渡过程的特征信号进行评述，然后分析了过渡过程中动态切力信号的概率密度变化特征，为准确地对切削颤振进行在线监测提供了一条新途径。     

陶瓷刀具的磨损机理

使用陶瓷刀具进行了连续切削试验，试件材料为ＡＩＳＩ１０４０钢，切速范围从５ｍ／ｓ到１１ｍ／ｓ，对前、后刀面的磨损机理进行了研究。结果表明亚微细粒的氧化锆韧化氧化铝组织有最高的耐磨性。而掺入了碳化钛（ＴｉＣ）、氮化钛（ＴｉＮ）和氧化铬（ＺｒＯ２）的氧化铝组织相比之下耐磨性要低一些。化学稳定性低似乎是碳化硅晶须强化的氧化铝、氮化硅和碳化钨类陶瓷性能不良的原因。     

刀具磨损声发射信号小波分析中小波基的选取

针对在用小波理论分析刀具磨损声发射（AE）信号时选取不同的小波基对分析结果有重要影响的问题,通过对小波基性质和刀具磨损AE信号特点的研究,从理论上分析了小波分析中刀具磨损AE信号处理中小波基选取的方法。在试验验证过程中,根据信号在小波包分解前后遵循能量守恒的原理,用四种小波基对刀具磨损AE信号进行三层小波包分解。以经小波包分解后AE信号各频带上的频带能量为特征参数,比较四种情况下特征参数的变化,验证了理论分析的正确性。