PCD刀具高速车削和铣削钛基复合材料的切削温度研究

使用聚晶金刚石刀具,在切削速度为15-150m/min范围内对体分比为0-10%的颗粒增强及颗粒/晶须混合增强钛基复合材料进行车削和铣削试验。分别采用自然热电偶和半自然夹丝热电偶法对车削和铣削时的切削热电势进行了测量,并用比较法快速标定系统对热电势进行了标定。结果表明:PCD刀具切削钛基复合材料时,切削温度随切削速度的增加而显著增加,切削速度从15m/min增大到150m/min时,切削温度从260℃增加到590℃。研究发现,刀具磨损对切削温度存在显著影响,磨损刀具(VB=0.1mm)比新刀的切削温度普遍高60-90℃。切削体分比为5%钛基复合材料时的温度高于其基体材料(钛合金TC4)的切削温度,但随增强相含量的进一步增大,切削温度反而略有降低(降低5%)。由于PCD刀具在较高速度下切削钛基复合材料时切削温度接近或超过PCD刀具在空气中的使用温度,切削过程中刀具会发生明显的化学磨损,从而在前刀面形成显著的月牙洼磨损形态。     

PCBN刀具超声振动车削45淬硬钢的研究

通过采用PCBN刀具对45淬硬钢进行普通车削和超声振动车削的正交试验,研究切削用量对工件表面质量和切削温度的影响.通过两种车削方式的对比研究发现,在较小切削用量下,与普通车削相比,超声振动车削可以获得较好的表面质量和较低的切削温度.对超声振动车削切削参数进行优化,得到试验最佳切削参数.     

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切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量,但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。针对切削温度测量中的自然热电偶法、人工热电偶法以及红外热图像法,介绍了热电偶的固定、从旋转体上引出测量信号、自然热电偶的标定、工件和刀具表面发射率的标定,以及应用红外热像仪进行测温时切削实验的设计等一些实践做法。实践证明,开槽嵌夹绞丝热电偶方法的测量结果比较可靠;采用集流器引出旋转体热电势信号时所产生的摩擦附加电势可被定量测定并可将其从测温信号中减除;应用红外热像仪测量切削温度时应标定被测材料在各温度段的表面发射率并量化标定环境的影响。     

C/E复合材料高速钻削温度测量研究

采用嵌入式人工热电偶的方法对C/E复合材料高速硬质合金钻削刀具进行测温试验,并通过研究切削参数对其刀具后刀面温度的影响来验证该试验装置的可靠性。为了克服热电偶导线从旋转刀具引出的困难,先用线切割的方法在钻头的螺旋槽到第二后刀面处割个通孔,热电偶埋在通孔中,并用导热胶粘附在钻头的第二后刀面上,避免了热电偶在钻削的过程被工件材料磨掉。全程干切削结果表明是可靠的。     

面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统

切削刀具制造商面临围绕大量工件材料和加工特征为客户提供合理刀具和切削参数的现状,切削工艺规划的核心步骤也是刀具和切削参数的确定。确定刀具和切削参数一般多从零件材料角度出发,可能导致工件与刀具不匹配。文中提出面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统的开发。系统包括车削特征、铣削特征、钻削和镗削加工特征,系统利用特征图形作为用户交互式接口,采用关系数据库结合数据驱动和规则推理逻辑来选择刀具和切削参数,利用数学模型计算过程参数包括单工步加工工时、切削功率、最大粗糙度等,并辅助制定工序。以车刀和车削参数选择为例,介绍该系统的实现方法。该系统可以辅助设计师及工艺人员选择合理的刀具和切削参数。     

绿色切削SiCp／Al复合材料的刀具温度研究

采用嵌埋人工热电偶的方法,通过正交试验研究了干切削SiCp／Al复合材料时切削参数对刀具前、后刀面切削温度的影响。选定切削参数,实验研究了干式切削、压缩空气风冷、油液浇注和MQL等冷却方式对前、后刀面切削温度的影响。试验结果表明,对于车削SiCp／Al复合材料,后刀面温度高于前刀面温度,进给量对刀具温度影响最显著,MQL切削条件下刀具温度最低。     

粉末冶金机械零件的切削加工

介绍了粉末冶金零件的机械加工特性,根据加工材料和加工方式,选择切削刀具材料;阐述了粉末冶金机械零件在车削、镗削以及钻削中的切削加工,以及所用刀具几何参数、切削用量的合理选用原则.     

PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料切削温度试验研究

采用夹丝半人工热电偶法,在600- 1200m/min速度范围内对PCD刀具高速铣削SiCp/2009Al复合材料时的切削温度进行了研究,采用单接点热电偶快速标定装置对热电偶(SiCp/2009Al—康铜)测量的热电势进行了标定试验,获得了各种复合材料的温度标定曲线.研究结果表明,在本文试验条件下,铣削温度瞬时最高值可...     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。     

高速切削温度的二维热传导模型建立及求解

在高速加工过程中,切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命,分析切削温度的分布对研究切削机理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型,结合切削过程中的边界条件和初始条件,应用数学解析法推导出二维热传导方程的解,利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验中采用人工热电偶测量切削温度,根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流,进而通过MATLAB软件仿真得到切削温度场,并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。     

干式硬态切削不同硬度材料下刀具磨损的预测分析

运用AdvantE dge软件提供的用户自定义Johnson-Cook模型和Usui磨损模型建立不同淬硬状态工件材料模型和刀具模型。对干式硬态车削过程进行有限元分析,得到PCBN刀具切削不同硬度Cr12MoV工件时刀具前刀面切削压力和切削温度,并判断出刀具磨损的变化规律。通过模拟分析得到模拟规律与实验规律基本符合,为工件材料的硬度选取提供合理参考。     

Inconel 718合金超声振动切削质量与刀具寿命控制研究

超声振动切削UVC是解决难加工材料精细加工问题的理想方法。在对Inconel718合金同时进行UVC和传统车削法CT加工中,研究了切削参数（切削速度、进给量、切削时间）对刀具切削性能的影响。通过对刀具磨损、切屑形态和工件表面粗糙度的研究,发现在进行低速硬态切削时,UVC在切削表面质量和刀具寿命方面均优于传统车削加工。同时随着刀具－工件表面接触率TWCR的降低,刀具磨损和切削力随之降低,而工件表面质量和刀具寿命得到提高。     

二维切削刀具温度场的测量

<正> 一、前言切削热是切削过程中的重要物理现象。切削温度能改变刀具前刀面上的摩擦系数,改变工件材料的性能,影响已加工表面质量的提高。切削时的温度场对刀具的磨损部位有很大的影响。由于切削过程的复杂性,理论解析法求解切削温度场乃受到限制,不仅计算结果要靠实验来验证、修正,而且计算中的许多参数要靠实验来确定。因此,用实验手段测量切削刀具温度场乃是目前切削研究中的主要方法。测量切削温度的方法很多,目前应用较广、较为成熟可靠的是自然热电偶法和人工热电偶法。前者测得的是切削刀具——工件间的平均温度;后者一般要在刀具或工件拟     

镍基高温合金切削加工锯齿形切屑研究

以镍基高温合金GH4169和GH3030为研究对象,采用未涂层和涂层刀具进行车削加工试验,通过对金相、切削力、切削温度及刀具磨损形态的检测,阐明锯齿形切屑形成的机理,并对两种材料的切削加工性进行比较。研究结果为该类材料切削工艺的优化提供了试验依据。     

基于切削参数和刀具状态的车削功率模型

动态切削功率建模是切削功率信号用于切削过程监控的关键。本文首次建立了基于切削参数 (主轴转速、进给量、切削深度 (即背吃刀量 )、工件材料及刀具材料 )与刀具状态 (主要考虑后刀面磨损量 )的车削功率模型。试验证明 ,该模型基本能正确反映车削功率信号与刀具状态及各种切削参数之间的关系     

铍铜合金断续切削过程切削参数对后刀面温度的影响

为了分析切削参数对刀具温度的影响,以期在加工过程中改善刀具磨损和提高加工质量。采用以断续车削代替铣削加工的仿铣削试验平台,选取热电偶法对断续切削过程中不同切削参数下的后刀面温度进行测量,通过正交试验和单因素试验研究了切削参数对刀具温度的影响。结果表明,在v=200m/min,f=0.15mm/r,a p=0.75mm时,刀具温度最低,切削速度v和进给速度f对刀具温度的影响高度显著,背吃刀量对刀具温度的影响并不显著。在铍铜合金断续切削过程中,刀具温度在v=500m/min出现峰值,随着进给量的增大,刀具温度呈减小趋势,在f=0.11mm/r出现突变的趋势,与后刀面上的热量生成、热源移动和分配等因素的影响密不可分。     

钛合金的高质高效超声振动切削加工

作为一种广泛应用于航空航天领域内的难加工材料,钛合金的高质高效切削一直是机械加工领域中的热点问题.针对其加工过程中的力热聚集问题,一种将高压冷却方式辅助于垂直于切削速度方向振动分离的超声振动切削加工方法被应用于其高质高效加工.首先,刀具和工件周期性的分离条件通过数学方法导出.随后基于此开展了钛合金的车削试验,通过设定不同的切削参数(切削速度、进给量和切深)和冷却参数(冷却液压力),研究了切削力、切削温度、刀具磨损过程、工件表面质量和刀具寿命与相关参数之间的关系.试验结果表明,在满足分离条件的情况下,高压冷却状态下的超声振动切削加工能有效降低切削力和切削温度、延缓刀具磨损速度、改善表面质量和提高刀具寿命.在冷却液压力20 MPa的条件下,钛合金的切削速度能提至400 m/min并保证工件表面质量Ra不超过0.4 μm,实现了刀具长寿命和工件高质高效的切削精加工.     

基于ABAQUS的导电切削GCr15切削温度研究

为了研究GCr15钢在导电加热条件下的切削温度,利用ABAQUS软件对GCr15钢的导电加热切削过程进行有限元仿真,建立有限元模型,研究了加热电阻通以加热电流产生的焦耳热、工件在外力作用下的弹塑性变形产热以及刀—屑摩擦产热引起工件材料的温升变化;利用有限元仿真模型分别对刀具前角、切削速度及切削深度进行单因素试验,研究三者对切削温度的影响。结果表明:当刀具前角增加时,刀具前角与切削温度呈负相关;当切削速度和切削深度分别增加时,两者均与切削温度呈正相关。     

切削温度的计算机辅助无补偿法测量

根据热电偶理论利用计算机检测技术提出了一种不需要刀具材料接长棒或补偿电路,而利用切削过程形成的温度梯度,不需进行冷端补偿的测量切削温度的新方法,还提出了与该理论一致的自然热电偶快速标定方法。并根据原理设计了实验系统。通过与常规刀具材料接长棒补偿测温实验比较,得出该方法快捷可靠,可以代替常规实验。     

二硅酸锂玻璃陶瓷车削加工切削温度试验研究

使用PCD、CBN、YG三种材质刀具,通过二硅酸锂玻璃陶瓷车削试验,研究了可加工陶瓷切削温度变化规律。设计了切削温度测试系统在线测量温度,以特征温度表征二硅酸锂玻璃可加工陶瓷切削热水平。结果表明,陶瓷材料车削过程中特征温度的变化取决于裂纹响应力而发生扩展的方式,刀具磨损是影响该方式的主要因素,并影响切削温度。这些因素共同作用,致使多次走刀后的特征温度升高,降低了工件的表面质量。