高强度钢Cr12MoV硬态切削已加工表面变质层形成机理

在高强度钢的精加工中,硬态切削已经逐步成为了部分代替磨削的先进新兴工艺.已加工表面质量直接影响精加工后工件的使用性能,在诸多已加工表面质量评价指标中变质层尤为重要.以聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削高强度模具钢Cr12MoV过程中表面变质层生成情况为研究对象,在变质层的各项指标中重点关注表面显微硬度、白层厚度及其连续性和变质层的厚度,分析了切削速度、进给量、切削深度和刀具磨损等因素对已加工表面变质层生成的影响,研究结果为控制变质层生成及合理选择切削加工参数提供,理论依据.     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

高速铣削45淬硬钢时表面粗糙度的试验研究

使用TiAIN涂层的整体超微粒碳化钨球形立铣刀,在固定主轴转速20000 r/min和工件倾角10°～60°的切削条件下,对硬度为43HRC的45淬硬钢进行了高速铣削试验,研究了工件倾角对已加工表面粗糙度的影响.研究结果表明:工件倾角的大小对已加工表面粗糙度有明显的影响,在倾角为10°～30°时,表面粗糙度随着工件倾角的增大而降低;此后,随着倾角的进一步增加,表面粗糙度有所升高.进一步地,分析了倾角对切削速度的影响,认为切削速度的巨大改变是造成粗糙度变化的主要原因.     

钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟

为了揭示高速切削对航空钛合金加工表面残余应力的影响，利用三维斜角切削有限元模型对钛合金Ti6Al4V的高速切削加工过程进行了模拟，获得了不同切削速度和不同切削深度下的已加工表面残余应力分布.模拟结果表明：切削速度对已加工表面残余应力具有重要影响，而切削深度对已加工表面残余应力影响较小; 已加工表面层残余应力为拉应力，沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力; 3个主方向的残余应力值随切削速度的增加而增加，而随切削深度的增加无明显变化; 切削速度和切削深度对残余应力层的厚度影响都很小.     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的　为了建立螺纹切削过程的数学模型 ,研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时 ,刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法 .方法　用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录刀具、工件形状以及工件形状的变化过程 .结果和结论　作者提出的离散化思路在工件弹性变形不大时 ,不仅适用于螺纹切削过程的数学建模 ,亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模     

硬切削加工表面完整性及预测方法研究

硬切削取代磨削加工的关键是如何获得理想的加工表面完整性,以硬切削加工的表面粗糙度、白层、残余应力分布等表面完整性因素的形成机制、影响作用规律、预测方法和服役性能为对象,总结了PCBN刀具切削淬硬钢表面完整性的研究状况,提出了从零件使役性能角度来控制和优化硬切削加工表面完整性的研究思路,为硬切削加工表面完整性的控制及其疲劳磨损性能的提高,提供了理论和实用基础.     

高速铣削淬硬钢切削力及表面粗糙度研究

使用铣削方法加工P20模具钢,分析高速切削加工中,切削速度、进给量、切削深度对切削力、被加工零件的表面粗糙度的影响.研究结果表明:切削力受切削速度影响较小,进给量和切削深度的增大会引起切削力的成倍增大;被加工零件表面粗糙度受进给量影响最大,其次是切削速度,影响最小的是切削深度.     

刀具振动与加工表面形貌分布特性的关联分析

为探究大螺距螺纹车削加工中刀具振动对加工表面形貌沿工件轴向分布特性的影响,进行螺距16 mm外螺纹的车削实验,获取刀具振动时域特征参数和加工表面形貌特征参数沿工件轴向分布的行为序列;采用灰色关联分析方法,研究刀具左刃、右刃切削大螺距螺纹时,沿切深方向、切削速度方向和轴向进给方向上刀具振动对螺纹面加工表面形貌分布特性的影响;对比两次不同切削方案的实验结果发现,刃口半径、后角和切削次序等参数直接影响刀具振动与加工表面形貌分布特性之间的关系,调整上述工艺参数可改变刀具振动对加工表面形貌的影响特性。     

高速硬加工中切屑成形的有限元模拟

为了研究AISI4340钢高速加工中切屑形成机理，建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook（JC）模型作为工件材料模型，采用JC破裂模型作为工件材料失效准则，刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律，并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.利用建立的有限元模型模拟了四种切削条件下的材料加工，分析了切屑形成过程，模拟得到了不同切削条件下的切削力，并对其进行了比较.研究结果表明，在高速加工条件下形成了不连续状切屑，不连续状切屑形成机理与基于自由表面破裂的锯齿状切屑形成机理不同.     

立方氮化硼等刀具加工淬硬钢的切削性能探讨

本文探讨了立方氮化硼(CBN)、陶瓷、硬质合金刀具精车55~#淬火钢(HRC45～55)时的刀具耐用度和加工表面粗糙度的变化规律.研究表明:在本文的试验条件下,陶瓷刀具比 CBN 刀具耐用度高,而用 CBN 刀具切削可以得到极佳的表面粗糙度.在一定条件下,一些刀具的耐用度随切削速度的升高而提高,对于 CBN 刀具来说,其原因是高速下磨损带上形成的保护膜减轻了刀具磨损.文章还揭示了工件材料硬度、刀具几何参数、切削用量等因素对加工表面粗糙度的影响.文章对于在无积屑瘤的切削条件下切削速度和工件硬速度对加工表面粗糙度的影响提出了新的见解.     

高速研磨中研磨压力对工件表面粗糙度的影响

本文通过实验研究了在固着磨料高速研磨中,研磨压力对工件已加工表面粗糙度的影响.研究发现当磨料较细时,工件已加工表面粗糙度随研磨压力的变化较小;当磨料较粗时,已加工表面粗糙度值随研磨压力的增大而减小,也就是说粗研时增大研磨压力可减小工件已加工表面粗糙度值.     

PCBN刀具加工TC4钛合金的切削加工性

摘要：针对聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride, PCBN）刀具材料和钛合金Ti-6Al-4V（TC4）工件材料的特点,采用单因素试验法对切削力和已加工表面粗糙度进行研究;通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）观察和能量分散光谱（energy dispersive analysis system,EDS）扫描分析,对PCBN高速切削钛合金TC4时的刀具损坏形态和损坏机理进行研究;采用对角正交回归试验法,求得PCBN刀具切削钛合金时的刀具寿命经验公式,并分析切削用量对刀具寿命的影响. 研究表明：PCBN高速切削钛合金时,粘结磨损、扩散磨损和脆性磨损是其主要损坏机理,在高切削速度、低进给量、低切削深度下PCBN刀具加工钛合金时的切削加工性最好,因此PCBN适用于钛合金的精加工.     

Al-Si合金回转件车削表面雪花斑形成机理

Al-Si合金回转件车削加工时,工件表面会产生明暗相间的雪花斑,影响工件使用性能.为了找到雪花斑产生的机理,针对ZL101铸件加工表面进行了粗糙度测量,并对工件有雪花斑和无雪花斑位置进行了力学性能测试和微观组织观察.结果表明:车削工件表面有雪花斑位置的粗糙度显著大于无雪花斑位置的粗糙度;该位置取样样品的强度小于无雪花斑位置取样样品的强度.微观组织观察表明,有雪花斑位置样品的α-Al相晶粒尺寸和枝晶间距显著大于无雪花斑的,且该位置共晶组织中的硅相颗粒尺寸及共晶组织所占比例均大于无雪花斑的.组织粗大和共晶组织的增加促使Al-Si合金切削加工过程中切削表面雪花斑的形成.     

铝合金连杆大端孔高速切削表面质量的试验

在高速切削过程中,切削速度、进给速度是影响加工表面粗糙度的决定性因素．用PCD刀具对铝合金孔进行高速切削时,对不同切削参数下的表面粗糙度变化规律进行了理论分析和试验研究．通过试验确定的合理参数值可提高产品的加工质量．     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的：为了建立螺纹切削过程的数学模型，研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时，刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法。方法：用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录工具、工件形状以及工件形状的变化过程。结果和结论；作者提出的离散化思路在工作弹性变形不大时，不仅适用于螺纹切削过程的数学建模，亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模。     

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.     

高速切削加工研究工作回顾

由于生产率和精确度高以及表面加工质量好,高速加工技术已成为一种先进制造技术.本文综述了近十年来上海交通大学在高速加工技术方面的研究工作,主要包括:通过优化刀具几何结构、刀具涂层优选和高性能涂层研发等研究,开发新型高速切削刀具;通过评估典型难加工材料的切削加工性能,系统研究难加工材料的高速切削加工机理;采用有限元方法对高...     

高速切削刀具的分析研究

介绍高速切削技术在机械加工上的优势,通过高速切削加工对刀具材料、刀具结构、几何角度和安全性的要求分析影响刀具寿命的因素,得出高速加工切削力、切削温度、刀具寿命、表面粗糙度及切削稳定性影响规律,对今后的实践加工具有参考和借鉴作用.     

基于表面质量的小型精密零件切削工艺优化

为了提高小型精密零件在切削过程中的表面加工质量,以小型精密零件的表面粗糙度为目标函数,设计并实施了一系列小型精密零件的切削加工试验.采用单因素试验法分析了切削深度、切削速度及供给量等工艺参数对目标函数的影响,运用多元线性回归分析法建立切削工艺参数与目标函数的关系模型,从而获得最佳工艺参数组合并进行试验验证.结果表明,切削速度与切削深度对表面粗糙度为负向影响,供给量为正向影响,经优化参数组合加工工件的表面粗糙度均匀性较好,产品表面质量得到了较大改善.     

OoW冷却方式对涂层立铣刀具高速加工钛合金Ti-6Al-4V切削特性的影响

冷却方式在切削难加工材料的过程中扮演了一个非常重要的角色,例如加工钛合金.本文对一种称谓“OoW”的冷却方式在AlCrN/AlTiSiN涂层立铣刀加工钛合金Ti-6Al-4V过程中对刀具的切削特性的影响进行了研究.在不同水含量（1.5,3.0,4.5 L/h）润滑油含量（20,30,50 mL/h）和润滑剂类型（1000-20、2000-30合成酯、2000-10脂肪醇）的条件下,对刀具的磨损、切削力、切削温度、工件的表面粗糙度以及切屑形态进行了研究.实验结果表明,低水量（1.5L/h）能显著地提高刀具的切削特性.然而,润滑剂含量以及类型对刀具的切削特性影响不明显.同时,OoW冷却方式与干切、湿切、低温微量润滑3种润滑方式进行了对比.结果显示低含水量（1.5L/h） OoW冷却方式比其他3种冷却方式对刀具磨损最小、磨损率最低,同时工件的表面粗糙度也最小.这归因于OoW冷却方式融合了水的优良冷却特性和油的高润滑性.此外,冷却方式和冷却参数对切屑的形态有影响.