正交车铣高强度钢刀具磨损的研究

针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥落磨损,后刀面的磨损以及副后刀面的磨损。车铣刀具的磨损机理与切削速度和刀具材料、工件材料相关,在较低的切削速度下以疲劳一剥落磨损、粘结磨损为主,在此基础上伴随有磨料磨损和扩散磨损等;而在较高的切削速度下以扩散磨损为主,并伴随有疲劳一剥落磨损、粘结磨损和磨料磨损等。切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损机理等影响最大。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

硬质合金刀具月牙洼磨损定量化实验研究

定量研究了细晶粒硬质合金刀具切削钛合金TC4过程中,不同切削参数对月牙洼磨损演变速率和磨损体积的影响。采用等高线图描绘不同切削参数下月牙洼的磨损形貌,求解月牙洼每一个磨损深度下等高线所围区域的面积,并阐述等高线所围区域面积随其磨损深度变化的关系。引入月牙洼磨损演变速率,用于表征月牙洼沿其磨损深度方向磨损的快慢程度,分析了切削参数对月牙洼磨损演变速率的影响规律。求解出不同切削参数下月牙洼的磨损体积,分析了切削速度、进给率和工件材料去除率对月牙洼磨损体积的影响规律。研究结果表明,切削速度是影响月牙洼磨损体积的主导因素。     

表面完整性对高强度钢疲劳寿命影响的试验研究

研究了高强度钢34CrNiMo6 的加工表面完整性对弯曲疲劳寿命的影响规律。疲劳试件的加工采用不同的切削参数,对加工表面完整性相异的试件进行疲劳试验。研究结果表明:残余应力是影响试件弯曲疲劳寿命的主要因素,残余压应力可获得高疲劳寿命;当表面粗糙度Ry >10 滋m 时,表面粗糙度对疲劳寿命的影响显著;加工硬化对高强度钢疲劳寿命有不利影响,疲劳寿命随表面硬度的增加而降低;采用小刀尖半径和低进给速度可提高高强度钢的疲劳寿命。     

稀土硬质合金刀具的切削性能与机理研究

稀土硬质合金材料是国家重点科研专题之一。本文通过系统的切削试验，研究该材料用作金属切削刀具的性能特点；并通过扫描电镜和能谱分析等先进手段，揭示其切削机理。还对其潜在的技术、经济效益进行了分析。     

CVD涂层硬质合金刀具的耐磨性和破损特性

通过系统的实验研究和理论分析，揭示了化学气相沉积（ＣＶＤ）涂层质合金刀具在磨损和破损状态下不同的失效特性和机理。，在耐磨性方面，重点分析了涂层的耐靡屏障作用，固体润滑作用和涂层与基体间的匹配作用，在破损特性方面，分析了表现残余应力与涂层剥落，脆性η相与界面裂纹，刃口钝化与塑性变形等内在规律。在此基础上又阐明了涂层质合金刀具对于切削条件的特殊适用性和选择性。     

切削参数对切削高强钢刀具磨损仿真研究

34CrNiMo6高强钢硬度高、强度高,在切削加工中刀具磨损严重.针对切削参数与刀具磨损的关系,建立车削34CrNiMo6高强钢刀具磨损仿真模型.用三因素四水平正交试验法研究切削用量三要素在切削过程中对刀具的影响.结果表明:刀具磨损量受切削深度影响最小,受切削速度影响最大.     

试验载荷对钢结硬质合金/中铬钢复合材料磨损率的影响

为解决严酷工况下的磨损问题,利用磨料磨损试验机研究钢结硬质合金/中铬钢复合材料在不同试验载荷下的磨损行为,并与基体材料进行对比。结果表明:随着载荷的增加,磨料对复合材料的犁削和碾压程度增强,更多磨料趋向于滑动犁削,致使复合材料的体积磨损率随着试验载荷的增大而增加;复合材料的磨损率小于中铬钢的磨损率,热处理后复合材料的磨损率进一步减小;在磨损过程中,增强区域对基体区域的保护作用和基体区域对增强区域的支撑作用相互配合,使复合材料具有较小的磨损率;磨损机理主要是磨料对复合材料的微观切削和反复碾压导致的塑变疲劳断裂。     

高速铣削CFRP单向层合板的刀具磨损研究

碳纤维复合材料(CFRP)的可编性使其存在显著的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有很重要的影响。通过选用4种不同纤维方向角的T700碳纤维复合材料单向层合板,采用斜角自由切削的方法进行铣槽试验。通过Kistler测力仪、Leica体式显微镜以及扫描电子显微镜对切削力和刀具磨损表面进行分析,得出刀具磨损机理和不同纤维方向下的刀具磨损规律。     

基于刀具失效率的换刀策略研究

将影响机加工艺可靠性的主要因素刀具的失效率作为研究对象,将刀具的切削参数作为随机变量,以最大似然估计为基础,结合可靠性分析方法,建立机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导各工序刀具的失效率计算公式。在此基础上,以刀具失效率为判据,建立了如何确定被更换刀具的工序及换刀时间的方法。研究结果表明,当整体工艺流程系统可靠度低于某一阈值时,即可确定更换刀具的时间,再应用刀具失效率模型,就能够迅速找出失效率最大的工序所使用的刀具,并及时更换,从而确保刀具在失效之前满足工艺可靠性要求,最大限度地利用刀具,减少换刀次数,降低成本,从而保障整体工艺系统的高可靠性。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

高氮奥氏体不锈钢切削试验研究

高氮奥氏体不锈钢是一种难加工材料。在分析材料特性的基础上,通过刀具磨损与耐用度对比试验,研究了切削过程中刀片的典型磨破损形态和磨损机理,得出了相对较优的刀具材料牌号和切削参数。研究结果表明:刀片典型的磨破损形态主要表现为前刀面粘结磨损和刀尖微崩刃破损等;由于稳定的积屑瘤的产生,YG8与其它刀片相比,在50～75m/min的切削速度范围内切削性能最好,刀具寿命最长。     

脉冲磁场对高速钢刀具材料摩擦磨损性能的影响

研究了脉冲磁场处理对高速钢（HSS）刀具材料W9Mo3Cr4V的摩擦磨损机制。通过进行HSS材料脉冲磁化摩擦试验,对不同的脉冲磁场强度、磁场频率和磁化时间条件下,HSS材料磨损率、摩擦系数以及表面形貌进行了检测。结果表明：脉冲磁场能够使得HSS材料的耐磨性明显提高,摩擦系数降低,且其摩擦表面形貌较平坦;特别是在一定的脉冲磁场参数下,HSS磁化处理效果较好,摩擦系数小且耐磨性好。脉冲磁化处理前后材料微观组织对比分析显示：脉冲磁化处理后,材料内部析出大量弥散碳化物,弥散强化是脉冲磁化处理增强材料耐磨性的主要机理。     

Tool Wear Estimate in Milling Operation by FEM

Many researches show that, in metal cutting process, tool wear rate depends on some cutting process parameters, such as temperature at tool face, contact pressure and relative sliding velocity at tool/chip and tool/workpiece interfaces. Finite element method（FEM） application enables the estimate of these parameters and the tool wear. A tool wear estimate program based on chip formation and heat transfer analysis is designed and compiled with Python to calculate the wear rate and volume, and update tool geometry according to the tool wear. The progressive flank and crater wears in milling operation are estimated by the program. The FEM code ABAQUS/Explicit and Standard are employed to analyze chip formation and heat transfer process.     

全射弹寿命过程中的大口径机枪自动机磨损和性能衰减趋势研究

大口径机枪在全射弹寿命过程中的自动机关键部位磨损和性能衰减情况对机构功能和动作可靠性将产生影响,从而影响武器的使用性能和作战效能。以某型大口径机枪作为试验对象,测量全射弹寿命过程中自动机关键部位磨损情况和自动机性能衰减情况,统计自动机故障。研究结果与分析表明：全射弹寿命过程中的枪机闭锁支撑面磨损量和开闭锁曲线磨损量不大,枪机框导轨磨损量较大;随着射弹量的增加,自动机闭锁力逐渐变小,复进簧逐渐变短,后坐到位速度的均方差变大,自动机动作故障变多;自动机后坐到位速度的均方差增大,自动机动作故障增多与自动机关键部位磨损正相关。建立了闭锁力衰减经验公式、复进簧自由长度衰减经验公式、枪机框导轨磨损经验公式、枪机框后坐到位与复进到位撞击面的磨损经验公式,经验公式计算结果与试验数据吻合较好,可以用于推断该大口径机枪自动机部分性能衰减和磨损情况。     

超声波椭圆振动切削提高加工系统稳定性的研究

切削加工系统稳定性是切削加工中重要问题之一.它不仅影响加工质量和生产率,而且还影响刀具和机床寿命,特别是对刚度弱的零件精密和超精密切削加工,切削加工系统稳定性问题更为突出.本文根据超声波椭圆振动切削原理,分析了其动态背向切削力的特征,提出了具有正负脉冲的超声波椭圆振动切削动态背向切削力模型.从切削动力学角度分析了椭圆振动切削对加工系统稳定性的影响,并用切削实验验证了超声波椭圆振动切削提高切削加工系统稳定性这一切削效果.