钛合金TC4的切削温度场分析及刀具磨损研究

在硬质合金刀具切削加工钛合金过程中,刀具磨损是限制刀具寿命的主要因素之一,而切削温度与刀具磨损、加工精度和工件加工表面的完整性密切相关。因此,研究切削过程中的切削温度变化规律及刀具磨损规律有助于提高生产率,降低生产成本。借助Deform-3D有限元软件,对硬质合金刀具切削钛合金过程中的切削温度场及刀具磨损进行了仿真分析,得出了切削速度、进给量、切削深度和刀具前角的动态变化对切削温度的影响规律以及刀具磨损量随切削温度的变化规律,此规律对切削参数的选择和刀具寿命及磨损的研究具有重要的指导作用。     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.     

带断屑槽的硬质合金刀具干车削40Cr钢的切削性能

采用带断屑槽的硬质合金刀具干车削40Cr钢,研究了此种刀具车削40Cr钢,刀具前后刀面的磨损机理,分析了切削参数(切削速度和进给量)对刀具寿命和切削温度的影响.结果表明:此种硬质合金刀具干车削40Cr钢的磨损机理为剥离磨损、粘结磨损、氧化磨损和微崩刃;随着切削速度的增加,刀具磨损率降低;低速时切削速度的增加,提高了切削温度,当切削速度大于120m/min时切削温度随之降低;进给量的增加,能够提高刀具断屑槽的利用率,减小切屑对刀具主切削刃的正压力,降低切削温度,改善进给量的增加对刀具寿命的影响.     

CVD复合涂层刀具在天然大理石切削中的磨损特性

目的分析CVD复合涂层刀具在天然石材加工中的磨损特性,探讨涂层刀具在石材加工中参数选择的合理性．方法使用CVD复合涂层刀具对天然大理石进行了高速铣削试验,利用测力仪测量出不同加工参数下的切削力,分析不同参数对切削力的影响,利用扫描电子显微镜观察刀具磨损形貌,通过能谱分析刀具组成．结果CVD复合涂层刀具切削天然大理石过程中,切削力随切削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,切削深度对切削力的影响程度最大．刀具磨损量随主轴转速的增大而减小,与切削深度和进给速度之间为非线性关系,进给速度高于2000mm／min时出现整体磨损,磨损量不随进给速度的增大而变化．结论CVD复合涂层刀具铣削天然大理石时的磨损机理是：涂层和刀具基体的机械损耗去除（剥落和崩刃）、高温下的氧化磨损和粘结磨损．由于工件和刀具表面存在摩擦产生热量,刀具涂层发生粘结磨损,在周期性冲击力作用下造成后刀面涂层和基体的机械损耗去除,裸露的刀具基体与空气中的氧发生氧化磨损,其中机械损耗去除磨损和粘结磨损伴随整个刀具磨损过程．     

刀具磨损的热电补偿

本文首次对热电补偿切削的内、外电路进行了完整的分析。进行了普通切削、绝缘切削、外加电流切削时刀具磨损的对比试验。在本文试验条件下,最佳补偿电流随切削速度增大而向负方向增大,在0～-20mA范围内变动。电路分析和刀具磨损试验的结果还表明,前、后刀面电流方向一致时,刀具磨损剧烈,前、后刀面电流方向相反时,刀具磨损较小。     

切削温度与刀具磨损的关系

本文建立了用切削温度的分布密度函数方差值监测刀具磨损的数学模型，并定性分析了切削温度的自相关函数、概率分布曲线形状与刀具磨损状态的关系。     

刀具磨损与动态切削力关系的探讨

本文通过实验结果及理论分析发现,在车削过程中,动态切削力随着刀具磨损的增大而增大.证明了可用动态切削力作为刀具磨损在线监测的信号源.     

模块式重型车刀破损切削温度监控系统

研究了用切削温度为控制信号来检测刀具破损，用热电偶作为温度传感器，采用８０９８单片机为微处理器进行切削温度信号实时分析处理，编制出一系列控制软件和实时工作软件来实现监控。当刀具破损或严重磨损时，监控仪可发出声光报警信号，并操纵车床向退刀，其报警成功率在９０％以上。     

刀具磨损的自适应控制

本文以刀具耐用度的台劳公式为数学模型,建立了刀具磨损的自适应控制系统。通过刀具磨损检测装置,在动态切削过程中,实时检测刀具的磨损特性,自动迅速地确定与给定刀具耐用度相适应的最佳切削速度。     

硬态干式切削过程的有限元仿真

为研究硬态干式切削过程中切削条件对切削温度的影响规律,以通用有限元软件MARC为平台,运用局部网格加密技术,建立了PCBN刀具车削GCr15材料的二维热力耦合有限元模型．模拟结果表明,切削温度随切削速度、切削厚度增大而增大,当切削速度大于220m／min时,由于金属的软化效应,温度升高的趋势随速度的增加而变缓;切削厚度对温度的影响没有切削速度影响大;用圆弧倒棱代替负倒棱切削有利于降低刀具的最高温度．     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

车削时刀具磨损对切削力的影响

本文对刀具月牙洼磨损影响切削力的规律作了进一步的探讨。提出并通过试验验证了利用刀具整个后刀面磨损带上的平均宽度值■作为参量来研究刀具磨损与切削力之间关系的合理性。     

刀具磨损的切削力监测

本文用动态分析的方法，对切削力与刀具磨损的内在联系进行了一些理论探索和实验考查，提出了切削力监测刀具磨损的新方法：频段均方值法．经实验、离线分析，该方法可以准确、及时、可靠地监测刀具磨损状态．     

Machining studies of die cast aluminum alloy-silicon carbide composites

Metal matrix composites(MMCs)with high specific stiffness,high strength,improved wear resistance,and thermal properties are being increasingly used in advanced structural,aerospace,automotive,electronics,and wear applications.Aluminum alloy-silicon carbide composites were developed using a new combination of the vortex method and the pressure die-casting technique in the present work.Ma-chining studies were conducted on the aluminum alloy-silicon carbide(SiC)composite work pieces using high speed steel(HSS)end-mill tools in a milling machine at different speeds and feeds.The quantitative studies on the machined work piece show that the surface finish is better for higher speeds and lower feeds.The surface roughness of the plain aluminum alloy is better than that of the aluminum alloy-silicon carbide composites.The studies on tool wear show that flank wear increases with speed and feed.The end-mill tool wear is higher on ma-chining the aluminum alloy-silicon carbide composites than on machining the plain aluminum alloy.     

AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究

使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金.研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度.2种刀具在切削过程中均出现切削...     

超声振动切削SiCP/Al复合材料的刀具磨损形态研究

在超声和普通切削方式下对YG6、PCD刀具切削SiCP/Al复合材料时的刀具磨损形态进行了试验研究,试验发现其磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和刀具破损。切削路程较短时,在两种切削方式下YG6前刀面均未见有明显的月牙洼磨损,YG6刀具的后刀面靠近刀尖部位的磨损形态呈倒三角形;而PCD刀具没有发现明显的磨损,但刀尖发生了严重的崩碎现象。     

模具钢Cr12MoV精密硬态切削过程刀具磨损

模具钢Cr12Mo V硬态切削过程中,工件材料的高硬度导致了刀具在切削过程中受到剧烈的热力耦合作用,刀具的磨损机制也明显不同于常规的切削过程.本研究以PCBN刀具精密硬态切削模具钢Cr12Mo V过程为对象,分析了刀具前刀面和后刀面的磨损规律,通过元素变化分析得到刀具不同位置的磨损机制;通过揭示不同切削速度和进给量下的刀具磨损规律为合理选择切削参数提供理论依据;研究揭示了切削合力和切削三分力受刀具磨损量的影响机制;通过建立磨损刀具的几何模型,采用有限元仿真软件Deform对不同刀具磨损量下的切削过程进行了仿真分析,得到了刀具磨损对切削温度场的影响机制.     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。