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。     

微细切削毛刺的有限元仿真

在微细加工精密微小零件的过程中,存在的主要问题之一是有微型毛刺产生。利用有限元软件Abaqus对铝2024-T3微细切削进行仿真,运用Johnson-Cook(J-C)模型建立工件材料模型,用网格自适应技术(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)实现切屑和工件的分离,切屑和刀具的接触摩擦模型采用修正的库仑摩擦定律,动态模拟微型毛刺的形成过程,分析不同刀具几何参数及切削参数对毛刺形成的影响,得到微细加工过程中不同刀具几何参数及切削参数对微型毛刺形成影响的一般规律。分析结果为优化刀具几何参数及切削参数、减少微细切削中的毛刺和提高表面加工质量等提供指导。     

铍青铜微细切削性能研究

通过对比聚晶金刚石(PCD)、硬质合金、立方氮化硼(CBN)刀具在微细切削铍青铜时的切削性能,研究了不同刀具微细切削铍青铜时的表面粗糙度以及表面纹理,分析了不同刀具微细切削铍青铜时的刀具磨损状况,主要包括前刀面、切削刃以及后刀面。研究表明,PCD刀具在进行微细切削时表现出优良且稳定的切削性能,不仅表面粗糙度R_a值低、切削力小,而且刀具磨损量最小;硬质合金刀具在本次试验中切削性能仅次于PCD刀具,考虑到刀具成本,硬质合金刀具具有极高的性价比;CBN刀具则由于容易产生大型的积屑瘤从而导致切削过程极不稳定,表面粗糙和切削力过大,而被证明不适合用于铍青铜材料的微细切削过程。同时对PCD刀具微细切削铍青铜的切削参数进行了优化。     

微细加工中刀具姿态调整技术

刀具的姿态调整是确保微细切削成功实施的重要环节。本文以微细车削刀具姿态微调为目标,提出了基于图像处理的刀具在线检测方法和采用斜楔机构的刀具姿态微调技术方案。     

超微细切削加工的技术难点及对策

分析了超微细切削加工的机理、特点及技术难点 ,并对最小切削厚度与刀具刃口圆弧半径的关系进行了量化分析。讨论了切削过程中的微振动、刀具的磨损和崩刃、材料的微量切削加工性、机床的动特性、加工环境的稳定性等因素对超微细切削过程的影响 ,并提出了解决措施。     

微细加工铣床研制及其铣刀的力学特性分析

研制了一台由直线电机运动平台、高速空气静压电主轴和DMC-1842运动控制卡组成的三轴联动微细铣削机床.开发了可编辑和执行G代码程序的数控系统,并利用有限元法对微细铣刀的力学特性进行分析.通过模态与静力学分析,研究微细铣刀的固有频率和振型,探讨刀具的悬伸长度对加工过程中刀具振动的影响,以及微细铣刀的应力和变形特点.     

微细加工铣床研制及其铣刀的力学特性分析

研制了一台由直线电机运动平台、高速空气静压电主轴和DMC-1842运动控制卡组成的三轴联动微细铣削机床。开发了可编辑和执行G代码程序的数控系统,并利用有限元法对微细铣刀的力学特性进行分析。通过模态与静力学分析,研究微细铣刀的固有频率和振型,探讨刀具的悬伸长度对加工过程中刀具振动的影响,以及微细铣刀的应力和变形特点。     

微细干车削硬铝合金LY12的表面粗糙度研究

采用YG类细晶粒硬质合金刀具和PCD刀具对硬铝合金LY12进行了微细干切削试验,通过单因素切削试验研究了不同刀具材料、刀具前角、刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响。结果表明,在微细干切削条件（v=12．6m／min,aP=0．02mm,f=0．004-0．01mm／r）下,采用PCD刀具可获得Ra0．112～0．30μm的光洁表面;采用大前角、大刀尖圆弧半径的PCD刀具,可获得最好的加工表面粗糙度。     

多齿刀具的切削模型及其分屑机理

研制了一种能同时加工出多根微细金属长纤维的新型刀具--多齿刀具。多齿刀具切削时具有分屑作用,将整个切削层切下的同时把切屑分屑形成多根纤维。多齿刀具切削时的分屑作用能高效地制造当量直径在100μm甚至50μm以下的微细金属长纤维。建立了多齿刀具的切削模型,根据切削模型分析了多齿刀具的分屑机理,推导出多齿刀具同时参与切削的齿数及加工出的纤维当量直径计算公式。     

微细切削刀具的特征及其制备技术

结合微细切削的特征,分析了微细切削对刀具的基本要求,介绍了适用于微细切削的刀具材料、微细刀具设计要点以及精密微细磨削、电火花线电极磨削、聚焦离子束溅射等微细刀具制备工艺。     

HMM技术在数控镗刀状态监测中的应用

通过对声发射传感器采集的刀具磨损状态信号进行分析,提取出反映刀具磨损状态的特征向量MFCC系数及差分系数,然后利用HMM进行信号处理。建立了检测镗刀刀具状态的监测系统。实验结果表明,该监测系统在刀具的正常磨损阶段,可以实现刀具大致磨损量的预报;在刀具破损或损坏情况下,能够及时监测和预报刀具损坏状态。这种监测方法能够进行实时在线监测,为刀具的磨损监测提供了一条切实可行的途径。     

APPROACH TO DISPATCHING FMS TOOL SYSTEM

ＡＰＰＲＯＡＣＨＴＯＤＩＳＰＡＴＣＨＩＮＧＦＭＳＴＯＯＬＳＹＳＴＥＭＬｉａｎｇＸｉｃｈａｎｇ；ＹａｎｇＹｕｅ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｏｐｔｉｍａｌｌｙＦＭＳｔｏｏｌｓｙｓｔｅｍｃａｎｕｔｉｌｉ...     

Optimal tool magazine operation. Part 1: Rotating magazines with unbuffered tool change

Minimisation of tool change waiting time of numerically controlled machine tools is studied for machines equipped with tool revolvers or rotating tool magazines and unbuffered tool change. The tool order in the magazine is optimised with the primary objective of minimising the time required for tool magazine rotation and tool change. Numerical experiments are conducted and their results show that optimisation of tool locations of a fixed tool position revolver or revolver type magazine is usually always useful. The optimisation is most beneficial when the magazine is large and the tool usage frequency distribution is non-uniform. Savings of 60% on waiting time are typical compared to the use of a random tool order in the magazine. A tool magazine operating method utilising empty tool slots in the magazine is examined and found to be useful. Rotating tool magazines equipped with a buffering tool changer are studied in the accompanying Part 2 of the paper.     

集成制造环境下的计算机辅助工艺设计框架工具系统

在分析了ＣＡＰＰ研究和应用现状的基础上,设计了一种实用化的ＣＡＰＰ框架工具系统。该系统提供了检索式工艺设计、派生式工艺设计和创成式工艺设计三种工艺设计工具,并融三种工具于一种集成环境中,实现了ＣＡＰＰ的系统信息模型、功能模型及决策逻辑的柔性化和可重配置,较好地解决了ＣＡＰＰ系统的实用性、适用性和通用性问题。     

TOOL LIFE PREDICTION USING RANDOM WALK BAYESIAN UPDATING

According to the Taylor tool life equation, tool life reduces with increasing cutting speed. The influence of additional factors can also be incorporated. However, tool wear is generally considered a stochastic process with uncertainty in the model constants. In this work, Bayesian inference is applied to predict tool life for milling/turning operations using the random walk/surface methods. For milling, Bayesian inference using a random walk approach is applied to the well-known Taylor tool life model. Tool wear tests are performed using an uncoated carbide tool and AISI 1018 steel work material. Test results are used to update the probability distribution of tool life. The updated beliefs are then applied to predict tool life using a probability distribution. For turning, both cutting speed and feed are considered. Bayesian updating is performed using the random surface technique. Turning tests are completed using a coated carbide tool and forged AISI 4137 chrome alloy steel. The test results are applied to update the probability distribution of tool life and the updated beliefs are used to predict tool life. While this work uses the Taylor model, by following the procedures described here, the technique can be applied to other tool life models as well.     

基于分步式数控技术的刀具信息在线追踪系统设计

结合MES对刀具在线状态的数据需要,分析了MES下刀具信息追踪技术的几个重点和难点,并对DNC技术,系统与对刀仪的集成问题结合具体车间实际情况进行了分析研究。研究了数控机床联网以及数控刀具在线信息追踪采集问题,实现了系统与对刀仪,系统与数控机床的联网并成功进行刀具信息追踪采集,在此基础上,根据企业需要,对刀具寿命进行了初步管理。     

基于仿生学的刀具研究初探

提高刀具使用寿命一直是刀具设计制造追求的重要目标,本文在综述了国内外刀具自锐性研究成果的基础上,对生物仿生刀具的借鉴对象——河狸牙齿的生物学特性作了初步论述,提出"仿生刀具自锐性"的新概念,讨论了仿生切削刀具在刀具材料及磨损方面的主要研究内容。本文研究结果将对新型刀具材料及具有新型几何参数刀具的研制与开发起到指导作用。     

正交车铣高强度钢的刀具耐用度及磨损机理研究

通过TiN涂层硬质合金端铣刀正交车铣58SiMn高强度钢的刀具磨损试验,建立了刀具耐用度T-(vc,fa,fz)关系泰勒公式,分析了各切削用量对刀具耐用度的影响关系;对正交车铣刀具的磨损研究表明刀具表面材料的疲劳—剥落和切削刃微崩以及在高温下刀具材料中的元素与周围介质发生的化学反应磨损等是造成刀具磨损的主要原因。     

INDUCTION-HEATED TOOL MACHINING OF ELASTOMERS—PART 1: FINITE DIFFERENCE THERMAL MODELING AND EXPERIMENTAL VALIDATION

Experiments and finite difference thermal modeling of the induction-heated tool for end milling of elastomers are investigated. Three sets of experiments are designed to calibrate the contact thermocouple for the tool tip temperature measurement, study the effect of tool rotational speed on induction heat generation and convective heat transfer, and measure the tool temperature distribution for finite difference inverse heat transfer solution and validation of modeling results. Experimental results indicate that effects of tool rotation on induction heat generation and convective heat transfer are negligible when the spindle speed is below 2000 rpm. A finite difference thermal model of the tool and insulator is developed to predict the distribution of tool temperature. The thermal model of a stationary tool can be expanded to predict the temperature distribution of an induction-heated rotary tool within a specific spindle speed range. Experimental measurements validate that the thermal model can accurately predict tool tip peak temperature.     

钛合金高速铣削刀具磨损机理和预测方法研究

钛合金的加工非常困难,刀具磨损严重。为了尽可能减小刀具磨损,在高速铣削状态下能预测刀具的耐用度,本文研究了在高速铣削钛合金时刀具磨损的机理,并提出了一种基于切削试验的刀具磨损预测方法,建立了粗、精加工两种状态下刀具磨损预测数学模型,研究了顺逆铣方式、刀尖圆弧半径对刀具磨损的影响。