碳纤维增强复合材料铣削加工刀具磨损研究

对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)开展了铣削试验,并对刀具不同磨损形式进行观察,讨论了金刚石涂层刀具磨损机理。结果表明,CFRP铣削加工法向切削力和切削温度随着刀具磨损而逐渐增大,而切向切削力却逐渐减小。随着切削温度的升高,树脂基体的流动性增加,降低了树脂基体对碳纤维的把持力,同时90°和135°铺层方向树脂涂覆现象加剧。金刚石涂层刀具的主要磨损形式为破碎的碳纤维颗粒和树脂基体对刀具持续不断的磨损和冲击作用而形成的磨粒磨损,主要为刃口和刀尖的微崩刃、后刀面涂层磨耗和涂层裂纹扩展导致的涂层剥落。     

铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究

采用未涂层和CVD金刚石薄膜涂层两种硬质合金铣刀,对碳纤维复合材料进行铣削试验,使用3D激光扫描镜对刀具磨损形貌和磨损量进行测量,分析了刀具的磨损机理和切削用量对刀具磨损的影响。试验结果表明：后刀面磨损是两种刀具的主要磨损形式,磨损机理为磨料磨损,未涂层硬质合金铣刀同时存在着刀具破损现象;切削速率和背吃刀量对刀具后刀面的磨损影响较为显著;未涂层与CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀相比较,后刀面的磨损量保持在2．3—3．8倍之间,从刀具的耐磨性考虑,CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀可以用于碳纤维复合材料的生产加工。     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

介绍了采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损,前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃.超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性.刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工.     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损、前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃。超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性,刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工。     

PCD刀具微细铣削硬质合金刀具磨损研究

使用PCD刀具进行微细铣削硬质合金的刀具磨损试验,研究了PCD微细铣刀的磨损形态和磨损机理。结果表明,PCD微细铣刀的磨损主要集中在刀尖和底刃上,造成刀具磨损的原因主要包括粘结磨损、磨料磨损以及微崩刃。刀具磨损导致硬质合金加工表面粗糙度逐渐增大。     

PCD刀具切削颗粒增强铝基复合材料时刀具磨损研究

通过高颗粒含量铝基复合材料切削加工时PCD刀具的磨损试验,研究了切削该种材料时PCD刀具的磨损形态及磨损机理。刀具磨损区微观形貌的检测分析结果表明,PCD刀具的磨损形态主要表现为前刀面磨损和后刀面磨损,造成刀具磨损的主要原因是磨料磨损和粘结磨损。采用超声波振动切削技术可减小刀具磨损。     

PCD刀具钻削碳纤维复合材料研究

1 试验设备与方案 为开展碳纤维复合材料钻孔试验,搭建的高速钻削试验系统如图1所示,该试验系统由机床部分和钻削力测量系统组成.钻削力测量系统由钻削测力仪、电荷放大器、A/D信号采集卡和PC机等组成,其中钻削测力仪采用Kistler9271A型测力仪,测力仪标定如图2所示.在钻削试验过程中,测力仪内的压电石英传感器将钻削轴向力转化成相应大小的电荷值,并由电荷放大器和A/D信号采集卡将其转化成数值信号,供计算机进行记录和数据的分析处理.     

铣削加工中刀具磨损间接测量的研究

阐述了钛合金(TC4)的切削性能。通过TC4铣削加工时的刀具磨损试验,研究铣削钛合金时硬质合金刀具磨损情况。对TC4工件在不同的时间间隔内进行铣削试验,将每组试验加工后的刀具磨损情况在铝合金板加工形成一系列有刀具磨损信息的孔,利用三坐标测量机测量铝合金板上孔的信息。采用最小二乘方法处理测量的数据,从而得到刀具磨损的相关信息。     

硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

铣削是复合材料最常用的机械加工形式之一。减小铣削力可以提高零件的表面质量,减少刀具的磨损等。使用硬质合金铣刀对该材料进行铣削试验,研究了铣削力的变化规律;并用Excel软件对铣削力的试验数据进行回归分析,最后建立了铣削力的经验公式。结果表明:进给速度对铣削力影响较大,铣削力随进给速度的增大而增大,基本呈线性关系;主轴转速对铣削力影响不是很大,铣削力随主轴转速的增大逐步增大。     

PCD刀具高速铣削GH4169合金的刀具磨损规律研究

为研究PCD刀具高速铣削GH4169合金时刀具的磨损规律,采用单因素试验法分别对不同铣削参数下后刀面磨损程度随切削路程的变化进行对比。结果显示主轴转速对高速铣削GH4169合金时刀具磨损的影响不大,采用顺铣、切削液冷却的方式,并适当降低每齿进给量有助于减小刀具磨损。使用BP神经网络对试验数据进行训练,建立了刀具磨损预测的模型,预测结果与实际结果误差在5%以内。     

应用PCD刀具铣削砂型的刀具磨损机理和预测模型

针对无模铸造成形技术在铸型制作中的优势,基于聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削砂型试验,研究了PCD刀具铣削砂型的磨损机理,构建了刀具磨损率的预测模型。使用扫描电镜观察了PCD刀具刀面磨损带的微观形貌,研究了刀具磨损随加工时间的变化规律和磨损机理。结果表明:在砂型加工过程中,凸起的砂粒对刀具表面的高频刻划和冲击导致刀具表面金刚石颗粒解理断裂和金刚石颗粒间黏结材料被刮除,从而造成金刚石颗粒脱落;刀具中的微观缺陷和砂型中的硬点造成刀具微崩刃。基于支持向量机(Support vector machines,SVM)回归分析算法,应用Matlab软件编译了PCD刀具相对加工量的磨损率回归程序,以正交试验结果为训练样本,构建了刀具磨损率预测模型。应用该模型预测了工艺参数对刀具磨损率的影响,为砂型高效加工的刀具磨损控制提供了依据。     

碳纤维复合材料铣削加工研究进展

介绍碳纤维增强树脂基复合材料的特点、应用现状和加工难度,综述近10年碳纤维增强树脂基复合材料铣削机理(刀具磨损、切削力、表面质量、切屑形成机理)的研究进展,并讨论其将来的研究趋势。     

涂层刀具高速铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

由于碳纤维复合材料(CFRP)的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有重要的影响。本文采用斜角自由切削方法对具有12种不同纤维方向的T800、T700和T300碳纤维复合材料的切削力进行了试验研究,得出了CFRP单向层合板在不同基体类型和不同纤维方向下切削力的变化规律,并分析了纤维结构对切削力的影响机理。结果表明:基体类型对切削力的影响均匀稳定,无方向性;纤维方向对切削力的影响具有显著的方向性,对切削力影响的强弱关系为F_XF_ZF_Y。     

钻削碳纤维复合材料刀具磨损与加工质量的研究

使用麻花钻进行钻削碳纤维增强树脂基复合材料T800的试验,研究了刀具磨损对轴向力、钻削温度以及出口形貌的影响。结果表明:随着转速增大,后刀面磨损值增大;转速低于4 000 r/min时,后刀面磨损值增大比较平缓,高于4 000 r/min时,后刀面磨损急剧增大;随着进给速度增大,后刀面磨损值呈现先减小后增大的规律,在进给速度为60 mm/min时最小;随着刀具磨损增大,轴向力以及钻削温度增大,孔出口形貌变差;在转速低于1 000 r/min时,刀具磨损对温度影响很大,当转速高于2 500 r/min时,随着刀具磨损增大,温度增大比较平缓。     

高速铣削高体积分数SiC_p/Al复合材料时PCD刀具磨损机理研究

针对体积分数为65%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料Si Cp/6063Al,采用聚晶金刚石(PCD)刀具对其进行了高速铣削试验,利用体视显微镜和扫描电镜(SEM)观察、分析PCD刀具前、后刀面磨损形貌的形成机理。研究结果表明:增强相Si C颗粒的高频刻划和冲击是导致刀具发生磨粒磨损、晶粒脱落、崩刃和剥落的主要原因;PCD刀具自身存在孔隙、组织不均等制造缺陷,加速了刀具发生晶粒脱落的情况发生,并在铝合金基体材料粘结物的产生、脱落过程中发生粘结磨损。     

高速铣削摆线加工的刀具磨损研究

高速铣削加工过程中走刀方式对刀具寿命和零件加工质量有较大影响,对于精密模具用淬硬钢的高速切削方式进行刀具磨损研究具有现实意义。研究摆线走刀方式在不同循环圆半径和轨迹间距下对高速硬铣削淬硬钢时的刀具磨损影响并与行切方式进行对比。设计双因素试验并进行实际加工,建立后刀面磨损量与切削长度及材料去除量的关系曲线;并通过方差及贡献率分析,获得走刀方式和轨迹间距对切削长度、材料去除量和材料去除率的影响程度。结果表明,相同条件下摆线加工的刀具磨损程度低于行切加工,适当增大循环圆半径、减小轨迹间距可控制摆线加工的刀具磨损、增大切削长度和材料去除量。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔刀具磨损研究

碳纤维复合材料传统钻孔时轴向力较大,容易产生毛刺、撕裂以及分层等加工缺陷。作为一种新型制孔工艺,螺旋铣孔能有效地减小轴向力,从而改善加工质量。在螺旋铣孔过程中,铣刀底刃和侧刃均参与材料的切除,因此,其磨损形式也与传统钻削时的钻头不尽相同。通过碳纤维复合材料螺旋铣孔试验,观察铣刀底刃、侧刃和刀尖的磨损情况,并分析它们对轴向力、孔径和出口质量的影响。结果表明,由于切削环境和材料切除量的差异,铣刀底刃和刀尖的磨损要比侧刃严重得多;螺旋铣孔下孔的直径主要与铣刀侧刃的磨损情况有关;铣刀底刃的磨损会直接导致轴向力的增大,从而间接影响孔的加工质量。     

PCD刀具加工铝合金刃口磨损与对策

对PCD刀具刃口磨损的形式进行了分析,确定PCD刀具在加工铝合金中磨损的主要形式为聚晶层破损,针对聚晶层破损这一磨损的方式,提出了应对策略。     

PCD刀具超声铣削SiCp/Al复合材料的试验研究

颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)SiCp/Al拥有良好的物理性能,但特殊的组织结构导致其加工性能较差,采用传统的机械加工方法很难获得较好的加工质量,这成为阻碍其工业化的瓶颈之一。为解决SiCp/Al难加工问题,本文提出利用超声辅助铣削的加工工艺,以期保证加工质量的同时提高刀具耐用度和加工效率。本文研究了超声振动对SiCp/Al铣削力的影响,以及此工艺下不同刀具对加工表面形貌的影响。