摆线铣削淬硬钢工件上的槽

在淬硬工件上铣槽一直是切削加工中的难题之一,其原因有三：①加工时,刀具的大部分切入工件中,会产生很大的切削力和较多的切削热;②每个刀齿上切屑的载荷不均匀,切人工件最多的刀齿载荷最大,其它位置的刀齿载荷较小;③随着容屑槽逐渐被切屑填满,排屑空间变小,切屑的重切机率增大。     

基于有限元的前刀面应力分布研究

利用有限元方法研究切削加工过程中刀具与切屑的接触区域内前刀面应力分布，发现接触区域的摩擦系数和最大切应力值的选取与接触表面信息有关。结果表明:从刀尖到刀屑分离点处，前刀面应力呈快速下降—缓慢降低—明显下降的过程；切削厚度对应力分布有较大影响，当切削厚度为0.13 mm时应力曲线不再出现缓慢降低的过程；切削速度对应力分布、接触长度和切屑厚度的影响较小。      

微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验

针对高速微切削过程中微型车刀表面摩擦磨损严重的问题,利用表面非光滑微织构减摩减阻原理,在高速微切削用车刀表面利用激光加工技术制备了微槽、微坑织构,研究了激光加工参数与微织构形貌之间的关系;分析了微织构的摩擦学特性;利用自行研制的高速微车削单元进行微织构刀具及无织构刀具的高速微切削SUS304不锈钢的对比试验,从切削力、切削温度、刀屑接触状态、切屑形态以及已加工表面粗糙度对微织构车刀性能进行评价。结果表明:微槽、微坑织构均可以有效降低刀具表面摩擦因数;在高速微切削过程中可以减小切削力、切削温度,降低刀屑接触长度,改善切屑形态,尤其是微坑织构可明显改善表面质量,可以应用到SUS304不锈钢的高速微加工。     

SiC增强铝基复合材料的切屑形貌与变形

SiC增强铝基复合材料切削时的切屑形貌和变形系数是确定切削变形程度的重要手段,是计算其它切削过程参数的来源.通过采用硬质合金和聚晶金刚石PCD刀具车削SiC增强铝基复合材料,观察切屑形貌的SEM图片,检测切屑变形尺寸,计算切屑变形系数.结果表明,正常切削条件下切屑形态为节状锯齿形,且锯齿顶角约为45°;切削速度对变形系数的影响曲线呈驼峰型,即在积屑瘤生长阶段,增大切削速度会减小变形系数,而在积屑瘤消退阶段,增大切削速度会增大变形系数;随着进给量和刀具前角的增加,变形系数都会相应地减小.     

切削过程中刀/屑的切削温度预报

本文以有限差分法为基础建立了连续切削和铣削的数值模型,该数值模型用于预报切削过程中刀具和切屑的温度场.连续或稳态切削(如正交切削),可用刀具-前刀面接触区刀具切屑导热(热传导)模型加以研究.该模型考虑了第一变形区的剪切能、前刀面-切屑接触区的摩擦能、运动刀屑和固定刀具之间的热平衡.用有限差分法求解温度分布,可将该模型延用到断续切削和切削厚度随时间而变化的铣削加工中.根据刀具转角,将切屑划分为微元.刀具转角是由工件主轴速度和离散时间所决定.每一个微元的温度场可看成是一阶动态系统,它的时间常数由刀具和工件材料的导热性能和前一个切屑段的初始温度所决定.瞬态温度变化的估算是依次求解连续切屑单元的一阶热传递问题.模型对连续切削稳态温度和切屑、加工过程不连续变化的断续切削的瞬态进行预报.数值模型和仿真结果与文献报告的实验温度相符.     

基于Workbench的微织构刀具对铝合金切屑影响

针对6061铝合金切削过程中加工表面质量较差、切屑缠绕的实际情况,以仿生摩擦学理论为基础,利用ANSYS Workbench仿真软件,重点研究了刀-屑之间摩擦应力状况;同时,借助微织构硬质合金(WC-Co,YG8)刀具进行铝合金切削实验,研究不同尺寸和结构特征的微织构对铝合金切屑形貌的影响。研究结果表明:梯状微织构刀具尺寸为直径d=65μm、深度h=15μm时,刀屑之间最大摩擦应力下降21.8%,锯齿状切屑控制良好,齿高降幅52.5%,剪切角降幅31.6%,锯齿角降幅9.5%;存在细长型和粗壮型两种树杈状切屑,并得到良好控制,细长型切屑降幅达到95%,粗壮型切屑降幅87.5%,抑制效果明显。同时研究发现:微织构刀具下,切屑形貌严重影响加工表面质量,良好的切屑形貌,能够降低刀-屑之间镶嵌粘焊概率,减小加工过程中振幅和频率,使加工更加流畅,得到良好的加工表面质量。     

多齿梳刀与D型刀片车削GH4169高温合金的对比研究

GH4169合金具有良好的高温特性,是国家航空航天领域的关键材料,但其可加工性极低。为了提高加工GH4169合金的效率,本文从刀具切削点数量入手,采用多齿梳刀车削GH4169合金,研究新型高温合金车削工艺,并与一般车削工艺进行对比实验。实验结果显示:两种刀具,切削深度均是切削力的主要影响因素;梳刀单齿切削力小,能有效分散切削力;对于D型刀片,切削速度是表面粗糙度的主要影响因素,对于梳刀,切削深度是表面粗糙度的主要影响因素;相同切削量条件下,梳刀刀刃磨损量小于D型刀片;D型刀片切屑为长螺旋型卷屑,梳刀切屑则为不规则缠绕屑,能有效断屑。梳刀较D型刀片对GH4169高温合金具有更好的切削性能。     

硬质合金刀具铣削高硅铝合金CE11的摩擦特性研究

对高硅铝合金这一难加工材料的研究现状进行了分析,并确定采用铣削加工摩擦实验方法进行硬质合金刀具的摩擦学行为研究。建立试验平台及试验方案,并进行铣削力和铣削温度的试验数据采集,求解刀-屑摩擦因数;根据摩擦因数分析主轴转速、摩擦时间和摩擦接触区温度等因素对刀具摩擦特性的影响。研究结果对改善高硅铝合金材料的切削加工性能具有重要指导意义,并为后续各种涂层刀具的摩擦磨损特性研究提供了依据。     

PcBN刀具连续车削淬硬钢性能的研究

为了研究PcBN刀具在干式连续车削条件下刀具的性能,选用两种不同的PcBN刀具,在不同切削速度及不同工件硬度条件下,对淬硬钢进行车削试验。在此基础上,对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观察,分析了刀具的失效机理。结果表明:切削速度对刀具的切削寿命影响很大,随着切削速度的增加刀具寿命几乎线性下降。硬度也是影响刀具切削寿命的重要因素之一,当v190 m/m in时,刀具切削硬度为(64±1)HRC工件的寿命比相同条件下切削硬度为(61±1)HRC工件的寿命下降约40%~60%。刀尖温度随着切削速度的增加不多,切屑温度要比刀尖温度高出许多。在本试验中,刀具的失效判据为崩刃或后刀面平均磨损超过0.3 mm。     

多齿刀具斜角切削微细铝纤维

为了高效加工表面粗糙的微细铝纤维,设计开发了一种新型的多齿刀具,利用该刀具能够同时加工出多根金属纤维.通过建立该刀具斜角切削的几何模型,分析其切削机理,并通过试验分析切削用量对铝纤维当量直径和表面形貌的影响.结果表明:该多齿刀具切削时,与工件接触的所有细齿同时参与切削,并均可分屑出纤维;选择合适的刀具参数和切削用量,即可获得当量直径在100 μm以下的表面粗糙的铝纤维.本试验中切削速度v、进给量f和单齿切削深度Δ的最佳参数分别约为6 m/min、0.10 mm/r和0.037 mm.     

阳极切割机的研制

分析了是极切割机的原理，并介绍了该设备的构造以及切割电流、切割盘线速度对切割速度的影响，指出这种设备构造简单，切割生产率高，在切割某些合金铸件时比其它方法具有更大的优越性。     

航空钛合金切削过程有限元数值模拟分析

切削加工过程模拟的实质是采用有限元方法求解非线性问题的过程。建立了钛合金构件切削有限元模型,其切屑分离准则是以材料损伤理论为基础确立的;利用已有的研究成果,构建了求解切削温度场和切削力的有限元模型;利用有限元软件ABAQUS/Explicit进行模型建立、材料输入、部件装配、局部细分网格、运动仿真等;通过对钛合金切削过程的仿真计算得到切削温度、切削力等的一般规律。结果表明:模拟结果与实际生产结果相符合。     

Effect of cooling and lubrication conditions on surface topography and turning process of C45 steel

At present coolants and lubricants are increasingly recognized as harmful factors for environment and machine operators’ health. Industry and research institutions are looking for new means of reducing or eliminating the use of cutting fluids, both for economical and ecological reasons. This can be done if quality properties of machined surfaces and process parameters in dry and wet machining are comparable. This paper presents an investigation into the influence of cutting zone cooling and lubrication on surface roughness, waviness, profile bearing ratio and topography after turning C45 steel. Dry cutting and minimum quantity lubrication (MQL) results are compared with conventional emulsion cooling. Cutting forces and their components were put under examination as well. The experimental outcomes indicate that the cooling and lubrication conditions affect significantly the investigated process and surface properties. However, the impact of the cooling and lubricating technique depends to a large extent on the applied cutting parameters, namely the cutting speed and feed rate. Turning dry or with MQL with properly selected cutting parameters makes it possible to produce better surface topography characteristics than turning with conventional emulsion cooling. Apart from improving the surface properties the MQL mode of cooling and lubrication also provides environmental friendliness.     

智能型光学玻璃切割机切割实验及切割参数优化研究

通过控制变量的切割实验,提出根据相关经验及单因素变量法进行光学玻璃切割实验的方法。根据不同进刀位置的切割及不同切割摆动速度切割实验,进行数据分析得出智能型光学玻璃切割机切割较厚条状光学玻璃的最佳切割参数。该切割实验方法可为光学玻璃切割工程应用提供一定参考。     

MQL与普通切削液加工方法的实验研究

随着环境保护意识的提高，从降低加工成本和提高加工精度的需求出发，Minimal Quantity Lubrication(MQL)加工方法正被逐渐地研究与采用。通过实验并与普通切削油加工方法比较，MQL方法表现出其在刀具磨耗、切削阻抗、工件表面粗糙度影响方面比后者具有更优的物理与加工特性。     

Investigation of the effect of rake angle on main cutting force

This paper presents a study of comparison of empirical and experimental results for main cutting force during machining rotational parts by unworn cutting tools. A dynamometer was designed and produced for measuring the forces. Two strain gauges were placed at the correct position on the machine tool and cutting tool at the design stage. Correct gauge positioning sensed displacements of the tool caused by cutting forces. AISI 1040 was used as the workpiece material. Main cutting force (F_c) was measured for eight different rake angles changing from negative to positive values at five different cutting speeds. The depth of cut and feed rate were kept throughout the experiments. Empirical results according to Kienzle approach were compared with experimental results. Main cutting force was observed to have a decreasing trend as the rake angle increased from negative to positive values. The deviation between empirical approach and experiments was in the order of 10–15%.     

切削用量对切削力和切削振动的影响

为探究车削时切削用量对切削力和切削振动的影响,设定半精加工的切削用量范围,采用正交试验设计方法制定试验流程,在数控机床上使用硬质合金外圆车刀对45#圆钢进行切削试验,切削过程不加冷却液,并分别使用Kistler切削力测量系统和Vib Pilot M+P切削振动测量系统同时采集3个方向的切削力信号和切削振动信号,对试验数据使用方差分析(ANOVA)、贡献率计算和相关分析的方法进行处理。结果表明:背吃刀量对主切削力和进给力的影响最大,进给量对背向力和3个方向切削振动的影响最大,而切削速度对各方向切削力和切削振动的影响都最小;切削力信号的误差要远小于切削振动信号的误差。试验分析结果可以为合理设计切削用量参数,有效选择切削状态监控信号提供参考。     

氟金云母陶瓷车削加工中切削温度实验研究

通过硬质合金刀具车削氟金云母陶瓷实验,研究可加工陶瓷切削温度。以特征温度表征切削温度研究氟金云母可加工陶瓷车削加工中的切削温度。结果表明,特征温度随转速的变化幅度小;随着进给速度增大,特征温度整体上是下降的,并且进给速度在0.1~0.12 mm/r间,特征温度下降幅度较大;在特征温度随着切削深度增加而增加的过程中,存在一个下降阶段,而且下降阶段结束后,特征温度增长幅度变大。同一工艺参数下随切削次数的增加,测得的特征温度升高,其原因是:每次切削中,摩擦热主导温度变化,随切削次数的增加,刀具磨损量增大,特征温度升高。由于陶瓷低导热性和脆性,切削温度振颤不明显。     

切削用量对车削42CrMo钢切削力的影响

在单因素条件下通过改变切削用量车削42CrMo钢试验,得出了切削用量的改变对主切削力、进给力、背向力与总切削力的影响规律,分析了切削用量的改变导致切削力变化的原因,提供了车削42CrMo钢半精加工阶段的参考切削用量。结果表明:背吃刀量和进给量的改变对主切削力的影响较大,而切削速度的改变对主切削力影响较小;总切削力的变化规律与主切削力相似,背吃刀量对进给力的影响较大。     

ZR41.2TI13.8CU12.5NI10.0BE22.5大块非晶合金的切屑和切削力试验研究

为了解非晶合金的切削机理,对大块非晶合金Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5进行了不同切削深度的切削实验,然后用扫描电镜、X光衍射仪和测力系统对切屑形态和切削力进行观察和测量。实验结果表明：Zr基非晶合金在受拉的时候,比全脆性材料有更好的塑性表现,其切屑形态独特且具有塑性剪切带特征;主切削力Fz随切削深度的增加而增长,但Fx和Fy则几乎没有变化。