模具高速切削刀具技术研究概况

系统地介绍了模具高速切削刀具技术在各个领域的发展现状，包括：刀具材料、刀具磨损、刀具动平衡、刀具与机床的连接、刀具的可靠性、刀具的监测技术和刀具的几何参数。指出发展模具高速切削刀具技术，要从以下几个方面展开工作：研制和开发新的刀具材料，同时进行PCBN刀具切削性能的研究，推广其应用范围；进行模具高速切削刀具磨损机理的研究，进一步提高刀具寿命；做好刀具的动平衡，防止刀具的破损，保证工作人员的安全；进一步加强刀具监测技术的研究，以获得良好的加工质量；建立模具高速切削数据库，以便有效地利用刀具，提高刀具的寿命；大力推进有限元模拟技术在高速切削刀具技术中的应用。     

超硬织构化刀具高速切削钛合金试验研究

目的研究高速切削钛合金过程中表面织构对刀具切削性能的影响。方法通过开展常规(无织构)和织构化聚晶金刚石(PCD)刀具高速切削钛合金试验,分析不同条件下切削力、摩擦系数、切削粘结的变化。结果增加切削速度能够有效降低PCD刀具的切削力和摩擦系数。当切削速度为16.485~175.84 m/min时,相对于无织构刀具,织构化刀具的干切削性能在总体上表现最佳,且织构化刀具在干切削时的进给抗力、主切削力和摩擦系数最大分别降低了约71.75 N、39.95 N、0.13。结论高速切削可以显著降低刀-屑界面的切削力、摩擦系数。织构化PCD刀具在低速下的干切削性能明显优于常规刀具,且优于低温润滑条件时的减摩效果。     

基于多色集合理论的数控加工刀具优化选择研究

基于建立刀具选择的关系模型并以围道布尔矩阵的形式表示,通过多色集合中着色的逻辑运算,找到满足加工条件的候选刀具集合并对其进行模糊优选;综合考虑换刀时间,加工顺序以及其它相关加工信息对刀具选择的影响,使选择刀具在整体上达到最佳化。     

3D打印金刚石工具的研究进展

3D打印技术作为一种快速成形技术,为复杂结构金刚石工具的制备提供了便利,是未来金刚石工具一体化成形发展的方向之一。本文介绍了用于制备金刚石工具的SLS、SLM、SLA、DIW等3D打印技术的基本原理及其在金刚石工具制备方面的研究进展,分析了使用不同结合剂时3D打印金刚石工具的特点,并对未来金刚石工具的发展进行了展望。      

Structured Method for Identifying Success Factors in New Product Development of Machine Tools

New product development of machine tools is always costly and risky for machine tools manufacturers; nevertheless, there have been few academic studies on the product development process of machine tools. Successful product developments were found to be related to perceived superior skills and resources within the objective of machine tools manufacturers. In this study, in order to establish the product development methodology for machine tools, the success factors in new product development have been identified based on the results of the interview and questionnaire investigations with experienced engineers in Japanese machine tools manufacturers. Based on the findings of this study, a structured method for identifying the success factors in new product development has been proposed.     

高温合金切削刀具的研究现状及进展

高温合金具有较高的强度、抗高温氧化性等性能,被广泛应用于各种领域中,其加工时切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,是最难加工的材料之一。本文综述了国内外高温合金切削刀具的研究现状。阐述了高温合金的切削特性,重点对高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、PCVB这几类高温合金切削刀具材料的研究现状进行了分析;同时,也对国内外切削高温合金刀具的结构、切削加工工艺参数以及磨损机理的研究现状进行了概述。在此基础上,发现高温合金切削刀具虽然已经研发设计出了多种新刀具材料、新切削工艺参数,但仍然需要进一步了解影响刀具性能的因素及刀具磨损机理。因此,本文提出了建立评估刀具使用性能体系和研发高性能的刀具材料是高温合金切削刀具的主要研究方向。     

电气隔离在数控机床电气控制线路上的应用

数控机床广泛应用于机械加工领域,通过对数控机床电气控制系统工作原理以及数控机床常见干扰的分析,探讨了相关的电气隔离技术,提出了数控机床抑制干扰而采取的电气隔离的技术措施.     

基体热处理使PCD刀具适于断续切削

聚晶金刚石（PCD）刀具的韧性较差,极少用于带有冲击性的断续切削加工,限制了其应用范围。为改良刀具性能,通过热处理工艺优化刀具基体,加固PCD和基体的结合,制成新型的PCD刀具。通过断续切削铝合金实验,分析新型刀具的使用寿命以及表面磨损状况。结果表明:刀具基体优化后,金刚石层与硬质合金基体之间的结合力提高,刀具抗冲击能力提高。新型刀具在切削128 min后没有出现崩刃现象,其磨损量仍在可控范围,适用于断续切削生产。      

电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究

机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效.本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测试和分析.通过电机电流信号的传动链齿轮谱特征分析,对其做出了正确评估,表明定子电流能很好地反映机床传动系统部件的运行状况.同时进行了多种运行工况的测试与试验,研究结论对机床类设备的生产制造和现场运行状态的分析提供了有效依据.     

机床主轴箱智能CAD与专家系统的研究

本文讨论了人工智能,专家系统及ＣＡＤ在金属切削机床主轴箱设计的应用,分别介绍了机床主传动系统转速图自动生成过程,机床齿轮箱有关零部件的智能ＣＡＤ和机床主轴动态及优化设计软件系统。     

金刚石涂层刀具加工石墨的切削性能

为充分对比不同类型金刚石涂层刀具的切削性能,定制几种不同类型金刚石涂层刀具进行等静压石墨切削加工,并与WC硬质合金刀具和TiAlN涂层刀具的切削情况对比,分析不同类型金刚石涂层刀具的涂层形貌、切削寿命、加工后的表面质量以及切削力。结果表明:制备的金刚石涂层刀具的涂层形貌主要为纳米晶和微晶,其寿命是硬质合金和TiAlN涂层刀具的10倍以上,且几种不同类型的金刚石涂层刀具寿命差异较小;金刚石涂层表面的晶粒细化可以降低加工表面的粗糙度和切削力,涂层脱落是金刚石刀具的主要磨损形式。      

Nanocrystalline diamond coating tools for machining high-strength Al alloys

Diamond coating tools have been increasingly used for machining advanced materials. Recently, a microwave plasma-assisted chemical vapor deposition (CVD) technology was developed to produce diamond coatings which consist of nano-diamond crystals embedded into a hard amorphous diamond-like carbon matrix. In this study, the nanocrystalline diamond (NCD) coating tools were evaluated in machining high-strength aluminum (Al) alloy. The conventional CVD microcrystalline diamond coating (MCD) tools and PCD tools were also tested for performance comparisons. In addition, stress distributions in diamond coating tools, after deposition and during machining, were analyzed using a 2D finite element (FE) thermomechanical model.

The results show that catastrophic failures, reached in all except one machining conditions, limit the NCD tool life, which is primarily affected by the cutting speed. In addition, coating delamination in the worn NCD tools is clearly evident from scanning electron microscopy (SEM) and force monitoring in machining can capture the delamination incident. At a high feed, coating delamination may extend to the rake face. Furthermore, SEM observations of coating failure boundaries show intimate coating-substrate contact. Though the NCD tools are inferior to the PCD tools, they substantially outperform the MCD tools, which failed by premature delamination. The diamond coating tools can have high residual stresses from the deposition and stresses at the cutting edge are highly augmented. Further machining loading causes the stress reversal pattern which seems to correlate with the tool wear severity.     

钎焊法制造金刚石单层工具的研究

含强碳化物形成元素合金对金刚石表面浸润的机理与金刚石表面金属化技术是钎焊制造单层金刚石工具的技术基础。由于金刚石颗粒被强力焊接及其出刃突出,并可有序排布决定了钎焊单层金刚石工具具有磨削效率高、工具寿命长的基本特点。本文以三种金刚石工具为例,详细介绍了钎焊法制造金刚石工具的工艺。并与电镀金刚石工具进行了对比。     

超硬材料刀具的特性及应用

本文主要介绍了单品金刚石刀具，高温高压合成的聚品金刚石（PCD）刀具，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及化学气相沉积的金刚石膜（CVD）刀具的特性及应用。我们做了有关CVD刀具与PCD刀具耐磨性的切削试验：通过试验可以看出，CVD刀具确实有较好的耐磨性，但是在切削时间为17min时，由于CVD较PCD脆，在25倍显微镜下观察发现CVD金刚石刀具的刀口有明显的崩刃。另外发现，CVD金刚石刀具在制造及使用过程中也极易出现崩刃现象，所以目前大多数厂家仍以使用PCD刀具为主，CVD金刚石刀具的推广仍需要一个过程。     

超细晶硬质合金刀具车削不锈钢的切削温度研究

超细晶硬质合金刀具由于具有更高的硬度和抗弯强度,可以满足现代制造业的更高要求,在难加工材料高速切削领域显示出明显优势。在不锈钢材料的加工过程中,切削温度对刀具的磨损有极大的影响,而多数实验方法很难测得刀具表面具体的温度分布。借助DEFORM仿真分析软件,模拟超细晶硬质合金刀具对304不锈钢的车削过程;依据正交试验方法,分析切削用量三要素切削速度、进给量和背吃刀量对刀具温度的影响规律;通过实际车削实验与仿真结果进行比较,并与普通晶粒硬质合金刀具进行对比。结果表明:与普通晶粒硬质合金刀具加工相似,切削速度对超细晶粒硬质合金刀具温度的影响程度最大,其次是进给量,最后是背吃刀量;超细晶粒硬质合金比普通晶粒硬质合金刀具具有更好的散热性,尤其在较高速度条件下切削,优势更加明显。     

微铣刀制备技术与实验研究

微铣刀制备技术是微细铣削的关键技术之一,对微细铣削加工出的微小零部件的特征尺寸和表面质量有重要影响。从微铣刀具的材料与涂层及其制造工艺两方面,对微铣刀制备技术进行了介绍,并通过线电极电火花磨削方法制备了刀头直径为100μm的微铣刀,初步验证了基于自研μEM-200CDS2微细组合电加工机床开展微铣刀在位制备的能力。     

Temperature distribution of bonded tools having atomized copper powder mixed with adhesive

Investigations of heat flow through bonded and brazed tools have shown that heat is not dissipated at the same rate in bonded tools as in brazed tools. Therefore temperature is higher in the bonded tool at the tool tip. In the present work, atomized copper powder was mixed with the adhesive in order to improve the thermal conductivity of bonded tools. The finite element technique has been used to assess the effect of mixing copper powder with adhesive on the temperature distribution of bonded tools when used both dry and with coolant. Here, the combined effect of coolant and copper powder on reducing the temperature of the bond line as well as the carbide tip has been assessed. It was found that the effect of coolant on the temperature distribution of bonded tools is more pronounced than the effect of copper powder mixed with the adhesive. Accordingly cutting fluids should always be used with bonded tools whether or not a metallic powder is mixed with the adhesive.     

刀具刀尖状态对已加工表面质量的影响

为了研究刀具刀尖状态对已加工表面质量的影响,采用不同刀尖状态的硬质合金刀具,进行了薄切削铝合金的对比试验。试验表明,刀具各刀面粗糙度对已加工表面粗糙度和加工硬化有较大影响,刀具刀尖部分的刀面粗糙度增大,已加工表面粗糙度和加工硬化均随之增大;刀具刀尖状态对巳加工表面质量的影响程度,可用锯齿影响系数来表征,随着锯齿影响系数增大,巳加工表面粗糙度和加工硬化程度增大。     

立式车床工作台径向跳动超差故障原因分析和处理

数控机床的精度问题一直是制约机床加工质量的重要因素之一。对数控机床的精度调试和故障诊断是数控机床在装配和使用过程中的重要组成部分。其中,机床工作台精度会直接影响机床的加工质量。以型号为12TC16090的立式数控机床工作台故障排除过程为实例,提供了其实际解决方法。为解决类似机床故障提供参考。     

干式切削中刀具选用试验

切削液的使用带来了许多负面问题,鉴于环境考虑,研究绿色加工技术将是机械制造业必须重视的课题.干式切削是解决途径之一,它不用切削液,可完全消除切削液带来的一系列负面影响.本文通过选用一些新型刀具,在干式切削条件下对不同的刀具材料、刀具几何参数和切削用量进行试验比较,以寻求适用于干式切削的刀具材料与切削规律.