利用高压冷却液优化切屑控制

在金属切削加工中，切削液具有双重作用：润滑和冲刷切屑。无论加工要求使用油基切削液还是水基切削液，其在加工中的功能都是在切削刃与工件之间形成一个液压层（它有助于将切削热从刀尖传导到切屑中），然后促使已被加热的切屑从切削区加速排出。     

水溶性合成酯极压添加剂的不锈钢切削实验（英文）

为了了解新型的水溶性合成酯极压添加剂KLG-3的切削效果,用乳化液(10%KLG-3)进行AISI 304不锈钢车削实验,通过粗糙度、刀具寿命、刀具磨损、切屑和切削力的比较,了解该微乳化液与多种传统切削液及干切削的切削效果差异。结论显示:10%KLG-3在减少刀具磨损和改善加工表面光洁度方面有良好效果,优于大部分传统切削液,因此非常适合于不锈钢切削。KLG-3的微乳化液的综合切削效果相对干切削效果有显著改善,已经达到传统切削液效果,可以代替传统切削液使用。     

水溶性合成酯极压添加剂的不锈钢切削实验

为了了解新型的水溶性合成酯极压添加剂KLG-3的切削效果,用乳化液(10%KLG-3)进行AISI 304不锈钢车削实验,通过粗糙度、刀具寿命、刀具磨损、切屑和切削力的比较,了解该微乳化液与多种传统切削液及干切削的切削效果差异。结论显示:10%KLG-3在减少刀具磨损和改善加工表面光洁度方面有良好效果,优于大部分传统切削液,因此非常适合于不锈钢切削。KLG-3的微乳化液的综合切削效果相对干切削效果有显著改善,已经达到传统切削液效果,可以代替传统切削液使用。     

石墨烯纳米流体加工Ti-6Al-4V合金的黏着磨损、表面粗糙度和切削力

提出了一种基于石墨烯纳米颗粒分散在菜籽油中的切削液为加工区域提供润滑/冷却的新加工方式,确定了该纳米流体对刀具切屑粘附层的影响。与干切削相比,使用菜籽油+石墨烯加工后的刀面和前刀面的切屑粘附层厚度分别降低了38.8%和28.8%,切削力降低51.4%,工件表面粗糙度降低50.1%。石墨烯较高的导热系数可以降低切割区域的温度。此外,石墨烯可以渗透到刀具与工件之间的接触区域,有效地保护了刀具的涂层材料,减少了粘附在工件表面的切屑,并且填充了工件表面形成的凹坑,从而提升了表面质量。     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。     

21世纪的切削液技术

1切削液技术的发展趋势 众所周知，切削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果。近十多年来，我国的切削液技术发展很快，切削液新品种不断出现，性能也不断改进和完善，特别是20世纪70年代末生产的水基合成切削液和近几年发展起来的半合成切削液（微乳化切削液）在生产中的推广和应用，为机械加工向节能、     

钛合金专用微量润滑切削液的研制与实机测试

“清洁切削”是实现“绿色制造”的有效途径,微量润滑切削加工是实施手段之一,其中微量润滑切削液在微量润滑切削加工的好坏起到重要的影响作用。钛合金属于众所周知的难加工金属材料,研发高性能的钛合金微量润滑切削液对满足钛合金切削加工要求、降低刀具磨损和延长刀具寿命有重要的意义。本研究筛选多种环境友好型基础材料和功能添加剂,成功研制了专用于钛合金切削加工的微量润滑切削液,检测了钛合金专用微量润滑切削液的理化性能,使用攻丝扭矩测试系统进行实验室测试,并与市售进口同类产品平行对比,最后在进口机床上对Ti6Al4V钛合金工件进行切削长度1,000m持续实机铣削加工试验,通过分析比较刀具后刀面最大磨损和工件表面粗糙度测试试验结果,探讨了钛合金微量润滑切削液对钛合金切削加工的影响。     

TiN和TiAlN涂层刀具铣削铝锂合金表面质量试验对比研究

目的 比较TiN和TiAlN涂层刀具加工铝锂合金的切削性能和表面质量。方法 使用硬质合金、TiN涂层和TiAlN涂层三种刀具,对2198-T8型铝锂合金进行干式铣削试验。改变切削因素的水平,比较刀具磨损、铝锂合金的表面粗糙度、切削力和切屑形态。结果 铣削铝锂合金时,刀具主要磨损为粘附磨损,TiN涂层的粘附程度最低,硬质合金次之,TiAlN涂层表面粘附最严重,切削效能最低。粘附磨损严重影响铣削成形的表面粗糙度,并使铣削力增加。铣削速度是影响工件表面粗糙度的主要因素,通过提高铣削速度可明显降低材料的粘结程度,降低表面粗糙度与铣削力,TiN涂层在铣削铝锂合金时最小表面粗糙度可达到0.5 μm以下。在相同的切削参数下,TiN涂层断屑均匀,切屑表面较为光滑,切屑塑性变形最小。硬质合金刀具产生的切屑尺寸较短,切屑表面有少量带状条纹,TiAlN涂层刀具产生的切屑发生了严重的塑性变形。结论 与TiAlN涂层和硬质合金刀具相比,TiN涂层刀具在铣削铝锂合金时的切削效能最好,可以达到最好的表面粗糙度和加工效果。     

微织构刀具对工件表面残余应力影响的有限元分析

针对刀具对切削工件表面残余应力的影响,文章利用有限元仿真技术,模拟微凹坑PCBN刀具干式车削AISI 52100试验,通过对有限元结果进行处理分析,得到已加工表面残余应力分布情况,与无织构PCBN刀具对比,分析微凹坑对已加工表面残余应力的影响,并研究不同切削速度对微织构刀具切削后的残余应力产生的影响。有限元仿真结果表明:无织构刀具在较高的切削速度下,可以使工件表层获得残余压应力,从而提高工件的耐疲劳等性能;与无织构刀具相比,微凹坑刀具在较低的切削速度下,可以使工件表层获得残余压应力。有限元仿真得到的残余应力结果对微织构刀具在切削加工领域的应用有实际的推动作用。     

基于ABAQUS的锯齿形切屑形成机理分析与实验研究

锯齿形切屑的形成会导致机床振动,使刀具的切削性能下降,降低工件的加工质量,因此需要对其形成机理进行分析,合理优化切削参数,减少锯齿形切屑的形成机率。本文利用ABAQUS软件对钛合金的加工过程进行仿真分析,模拟锯齿形切屑的形成机理,并在不同切削条件下进行仿真和实验研究,讨论切削参数对切屑锯齿化程度的影响。结果表明,随着切削速度和进给量的增加,切屑的锯齿化程度逐渐增大,随着刀具前角的增大,切屑的锯齿化程度逐渐减小。研究结果对提高工件加工质量以及设计工艺参数有一定指导作用。     

干式加工--金属切削加工发展的趋势

干式加工是金属切削加工发展趋势之一。切削液在加工中对降低切削温度起了很好的作用，也有利于断屑和排屑；但同时也存在一些问题，如冷却液的使用、存储、保洁和处理等都十分烦琐，成本高，而且切削液对环境和操作者身体健康有危害。因此，未来加工的方向是采用尽量少的切削液，而耐高温切削材料和涂层使得干式加工变为可能。１干式加工刀具设计干式加工刀具必须具备下列条件：使用高耐热耐磨性的刀具材料；切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小；刀具形状保证排屑流畅，易于散热；高的强度和冲击韧性。因此，干式刀具设计必须考虑如下３个…     

新型Ta-C涂层铣刀切削性能研究

目的研究Ta-C涂层刀具与普通类金刚石涂层刀具切削2A50铝合金时的性能对比。方法通过实验比较两刃、四刃Ta-C涂层铣刀和两刃、四刃普通类金刚石涂层铣刀,在干式切削条件下切削2A50铝合金的性能。通过相同切削条件下刀具切削距离的长短,比较刀具的使用寿命,并在显微镜下观察切屑的表面形貌,用表面粗糙度仪检测铝合金表面的粗糙度。结果两刃Ta-C涂层铣刀干式切削铝合金时的使用寿命最长,切削距离为116 m。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀加工工件的表面粗糙度总体呈上升趋势,两刃Ta-C涂层铣刀加工出来的工件表面质量较好,工件表面粗糙度均值为0.692μm。结论相同刀刃数量且结合力良好的涂层铣刀相比较,Ta-C涂层铣刀较普通类金刚石涂层铣刀加工出来的工件表面粗糙度平均值低,同种涂层加工得到的切屑表面微观形貌无明显差别。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀切削铝合金时,抑制粘刀效果都十分明显,但Ta-C涂层铣刀效果更优。     

球头铣刀铣削斜面的三维有限元仿真研究

在能源动力、汽车、航空航天、模具制造等关键零部件的加工过程中,球头铣刀因其特有的刀具几何结构,常作为零件加工的最终成型刀具。考虑到在球头铣刀立铣加工中不同的刀具与工件相对姿态会对切削过程产生不同的影响,本文研究切屑形成和不同走刀方式下切削过程中各物理量(切削力、切削温度等)的变化情况,结合有限元仿真技术在切削加工中的应用,建立硬质合金球头铣刀铣削斜面的有限元模型,模拟相同切削参数下,八种不同走刀方式的球头铣削过程,分析刀具切入切出工件时切屑的形成过程,探究切削力和切削温度的变化规律。仿真结果表明:不同的走刀方式,平均切削合力各不相同,同时切屑和工件的最大切削温度也出现较大差异,而斜坡上坡逆铣的走刀方式所对应的平均切削合力和最大切削温度均最优。     

关于钢件加工的断屑问题

长切屑缠绕在工件或刀具上,能划伤已加工表面、损坏刀具和伤害工人,有时甚至被迫停车清理切屑。短切屑则向远处飞散影响操作。杂乱的切屑使运输困难。因此切屑对提高效率、保证精度和安全生产都有很大的影响。价格昂贵的数控机床(NC)和群控机床(DNC),虽然自动化程度高,往往仍离不开人工清除切屑,这也是机械加工自动线利用率不高的重要因素。可见,切屑处理不好是向切削加工自动化和无人化过渡的严重障碍。     

单晶γ-TiAl合金纳米切削过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究单晶γ-TiAl合金纳米切削过程,通过对单晶γ-TiAl合金的建模、计算和分析,讨论了不同切削深度和切削速度对切削过程的影响,结果发现:在切削过程中,随着切削深度的增大,切屑体积逐渐增大,切屑中原子排列越来越紧密,位错密度也会随之增大;但随着切削速度的增大,位错密度反而会随之降低。在一定的切削深度和切削速度范围内,切削过程中刀具前方都会产生"V"型位错环,工件的温度和势能也都会相应的增大。特别是,当切削速度为400 m/s时,刀具前方的切削表面上未出现原子错排。     

超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

目的 研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法 超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果 通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论 与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。     

涡流冷却静电润滑复合干式钻削技术研究

为降低机械加工过程中切削液对环境造成的污染以及处理切削液时高昂的成本,提出一种兼有涡流冷却效应和静电润滑效应的干式钻削技术与装置。将气体离子化、臭氧化后吹到切削加工区域,代替切削液实现润滑、冷却的作用,获得良好的断屑效果,同时延长刀具的寿命。基于结构参数对系统放电性能、臭氧浓度以及冷却效果的影响规律,优化装置结构,形成干式辅助钻削装置。实验结果表明：当电极锥度为15°、电极直径为1 mm、铜帽内径为3 mm、气体流量为20 L/min、驱动电压为6 kV时,臭氧浓度达到峰值34.2×10-6。通过与纯干式切削对比发现：所提技术的切削温度降低40.9%,刀具刃口基本没有损伤,切屑微观表面切痕分布清晰、条理均匀。所设计的涡流冷却静电润滑干式钻削技术在切削效应、冷却效果、刀具磨损以及切屑形态等方面均优于传统的干式钻削技术,可以用于六系铝材的钻削加工。     

微织构刀具对工件表面残余应力影响有限元分析

针对微织构刀具对切削工件表面残余应力的影响,设计不同尺寸的垂直槽和平行槽微织构,利用有限元仿真技术,模拟不同类型、不同尺寸微织构PCBN刀具干式车削GCr15试验。通过对有限元结果进行研究分析,得到已加工表面残余应力分布情况,并与无织构PCBN刀具对比,分析微织构对已加工表面残余应力的影响。有限元仿真结果表明:与无织构刀具切削工件表面获得拉应力相比,槽型织构刀具切削后的工件已加工表面呈现压应力,提高工件表层的耐磨损和耐疲劳性能;宽度50μm垂直槽和宽度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面压应力最大,对工件表面应力分布影响最显著。     

微细铣削时积屑瘤现象的研究

针对微细铣削实验时的积屑瘤现象,在分析其成因的基础上,研究了切削用量、切削液、刀具几何参数、刀具表面粗糙度及工件材料硬度等因素对积屑瘤的影响机制;分析了积屑瘤的产生对加工工件精度、切削力及切削振动的影响;提出了在微细铣削过程中抑制积屑瘤生成的主要方法。     

刀具几何参数对金属钛纳米切削影响的分子动力学研究

基于分子动力学的基本原理,构建了钛的纳米切削分子动力学仿真模型。工件原子间采用嵌入原子势EAM（Embedded atom method）,工件原子与刀具原子间采用Morse势函数,研究了在不同刃口半径和刀具前角条件下,钛纳米切削过程中工件形态、系统势能、切削力以及工件温度等的变化规律。结果表明：随着刀具刃口半径增大,加工表面粗糙度增加,切削力和工件温度降低,切屑变薄;当刀具前角由负值增加到正值,钛工件承受的压应力逐渐变为剪应力,正前角刀具更有利于切削,同时在不同的刀具前角下,切向力和法向力的大小也有显著变化。