B4C增强铝基复合材料钻削温度的非接触测量和多目标分析（英文）

采用光学高温计对在不同钻削条件下的B4C金属基复合材料的钻削温度进行非接触测量。研究了颗粒含量、切削速度、进给速率和刀具材料对最高钻削温度的影响。基于最高切削温度和刀具磨损对钻削参数进行优化。结果表明:对最高切削温度影响最大的因素主要为颗粒含量、进给速率以及切削速率与颗粒含量间的相互作用。切削速率与切削材料对最高切削温度的影响相对较小。当颗粒含量较小,切削速度较低,进给速率较高,利用硬质合金刀具时,切削温度较低。采用优化后的钻削参数可以获得较低的切削温度和较小的刀具磨损。     

TiN涂层刀具切削淬硬H13钢切削性能试验研究

为研究TiN涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了TiN涂层刀具车削加工淬硬H13钢试验。分析了切削用量与切削力、切削温度的关系及涂层刀具磨损机制。研究得出切削速度、切削深度、进给量都对主切削力Fz和切深抗力Fx影响较大,对切削进给抗力Fy影响相对较小;切削速度对切削温度的影响最大;对刀具磨损观察发现刀具的前刀面有明显的月牙洼磨损,刀尖部位出现了微崩刃现象,后刀面出现磨粒磨损。研究结果为生产加工中优化切削用量及提高刀具寿命提供了技术支持和试验依据。     

钻削B4C颗粒增强铝合金工艺参数对刀具磨损和孔尺寸精度影响的分析和优化

基于刀具磨损和钻孔尺寸误差等多个性能指标,对B4C颗粒增强铝合金切削加工参数进行评估和优化。通过Taguchi的L27,3水平4因子正交阵列进行实验设计。研究结果表明：磨粒磨损和积屑瘤一般在刀具磨损时形成,同时,边角磨损也具有重大意义。影响切削刀具的侧面磨损主要决定因素是合金中的颗粒质量分数,其次分别是进给速率、钻头的硬度和主轴转速。在所有使用的刀具中,有TiAlN涂层的硬质合金钻头在刀具磨损以及孔尺寸方面具有最佳性能。灰关系分析表明：钻头材料的影响比进给速度和主轴转速的影响更大。在最佳的钻探参数下可以得到最小的刀具磨损和孔直径误差。     

基于整体刀具的铣削加工温度有限元分析

在对金属切削的热力学以及热传导过程进行理论分析的基础上,基于整体刀具建立了铝合金薄壁件铣削加工的三维有限元模型。改变切削深度、切削速度以及进给率等工艺参数,分析了铣削工艺参数对温度的影响。仿真结果表明：切削深度对铣削温度影响最大,切削速度和进给率对铣削温度的影响相对较小。将仿真结果与试验测量结果进行对比分析,仿真结果温度值略高于试验结果,但总体变化趋势和规律基本一致。     

切削SiCp/6005Al复合材料的PCD刀具磨损

为研究SiCp/6005Al切削时的刀具磨损机制及刀具磨损对切削力、切削温度、工件表面质量的影响，进行不同转速V和不同进给速度f下的切削试验，观察每组试验刀具切削后的磨损形貌，并通过监测动态切削力和切削温度来探究刀具的磨损机制。结果表明：工件转速提高使切削温度明显升高，但对切削力的影响很小；进给速度提高使切削力明显升高，而切削温度的变化范围较小。改变进给速度带来的力载荷变化是影响前刀面磨损的主要因素，改变工件转速带来的切削温度变化是影响后刀面磨损的主要因素。此外，刀具磨损是磨粒磨损、黏结磨损的综合作用结果，且刀具磨损会对切削力、切削温度和加工表面质量产生不利影响。     

铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响

目的探索PCD刀具磨损机理,以延长刀具使用寿命。方法设计正交试验,研究不同加工参数切削大理石对刀具磨损的影响情况。分析主轴转速、进给速度与切削深度对PCD刀具磨损量的影响规律,以优化切削参数来减小刀具磨损量。根据经验公式,建立单位时间刀具磨损量和固定行程磨损量模型。通过对试验过程刀具振动情况记录,结合刀具实际磨损情况,给出了刀具磨损等级。结果主轴转速的提高可以减少刀具磨损量,进给速度的增大会加剧刀具磨损,而切削深度小于1 mm时,其对刀具磨损量的影响很小,但切削深度大于1 mm时,继续增大切削深度会使刀具快速磨损。利用预测模型能够很好地对刀具磨损情况进行预判,根据磨损等级,得出刀具与机床发生共振时磨损最为严重,在刀具表面产生了明显的犁沟、磨损以及金刚石颗粒脱落。结论在实际加工中,通过提高主轴转速、降低进给速度以及减小切削深度有助于增强刀具的耐用度,避开共振切削参数可以有效降低刀具磨损,主轴转速、进给速度、切削深度分别为12000r/min、500 mm/min、0.5 mm时的切削效果较佳,有最小的刀具磨损量。     

基于刚粘塑性变分原理的金属切削过程数值模拟

为了研究切削过程中的切削力和切削温度的分布和刀具磨损,优化高速切削参数,基于刚粘塑性有限元方法,采用有限元计算软件建立适于金属切削过程的三维有限元模型。模拟了45号钢的切削加工过程。主要研究了切屑的形成过程、切削力、温度场的分布以及切削应力的分布。详细分析了切削速度、进给量以及切削深度对切削力、刀尖温度以及刀具磨损的影响。该研究为金属切削加工选择合理的加工参数提供了理论依据。     

结构创新的CircoTecRX铰削系统

铰削工艺在传统上是一种高进给、低切速的加工方式，但随着刀具材料的不断进步，目前铰削加工也能采用更高的进给率和切削速度。此外，在刀具设计上，开发出了可换式铰削头，使用户在铰刀磨损后只需更换铰削头而不必更换整个刀具。     

基于刀具磨损率及加工效率的工艺参数优化

钛合金环槽铆钉因其高的铆接强度及良好的防松性能被广泛应用于航空航天行业。钛合金切削性能差,切槽刀具工作环境恶劣,使得切槽车刀的磨损更加严重。以钛合金环槽车削加工为研究对象,运用数值方法,得到不同的切削速度、进给量参数下,钛合金车削加工环槽时硬质合金刀具后刀面的磨损速率。通过数据分析,建立刀具后刀面磨损速率预测模型,利用最小二乘法进行参数辨识。应用遗传算法对考虑刀具后刀面磨损速率和切削加工效率的双目标进行优化,得到最优工艺参数组合。结果表明,经过优化的工艺参数,使整体目标值提高了2.9%。     

高速切削钛合金的涂层硬质合金刀具粘结磨损

针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题,为了优化刀具涂层材料,降低刀具磨损率,基于热力学理论,计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值,分析了涂层材料的耐磨性,研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律。通过涂层硬质合金刀具切削加工钛合金的实验,使用EDS分析仪和白光干涉仪分别对涂层硬质合金刀具切削加工后的元素能谱和表面形貌进行了分析。结果表明:采用热力学理论分析方法可以获得较好的粘结磨损预测精度,高速切削时刀具磨损区域发生了粘结磨损,磨损原因与元素扩散密切相关;粘结磨损主要发生在中速切削时;随着切削速度的提升,粘结磨损率先增加后降低。所得结论将为优化切削参数、提高刀具寿命提供有益的参考。     

PVD涂层刀具切削砂岩的磨损面积研究

研究切削参数对PVD涂层刀具磨损面积的影响。利用正交试验进行切削试验,采用网格划分方法计算刀具磨损面积,分析刀具磨损面积与主轴转速、进给速度和切削深度之间的关系,根据试验结果得到:提高主轴转速能够降低刀具磨损面积,增加进给速度与切削深度将使刀具磨损面积增大。根据经验公式,利用最小二乘法建立刀具磨损面积预测模型,通过F检验可知模型具有较高的显著性,并得到切削参数中影响刀具磨损面积的主次关系为切削深度、主轴转速、进给速度。     

Inconel 718高温合金切削温度仿真及参数优化研究

为合理选用Inconel 718的切削用量,利用切削仿真和遗传算法开展了工艺参数优化研究。在仿真结果的基础上以背吃刀量、进给量、切削速度为自变量,以刀具最高温度为响应值,采用Box-Behnken试验设计和多元回归拟合技术建立二次多项式回归方程预测模型,应用方差分析方法检验了切削用量对刀具最高温度的交互影响。以刀具最高温度为优化目标,应用遗传算法对切削用量三要素进行了优化,通过切削仿真验证最优参数。结果表明:采用的优化方法能够获得最优加工参数,且该参数具有较好的可靠性。     

钛合金切削表面残余应力影响因素及参数优化

钛合金切削过程具有温度高、摩擦力大、刀具严重磨损等缺点。为了减少钛合金表面出现微小裂纹,基于国内外研究现状,以Ti6Al4V切削表面残余应力为研究对象,建立了钛合金切削有限元模型。讨论了切削速度、切削深度、每齿进给量、不同切削用量对切削表面残余应力的影响。建立了切削表面残余应力回归模型,并采用混合遗传退火算法对切削参数进行优化,得到了最优切削参数组合。研究表明:切削速度增加,钛合金表面残余应力增加;切削深度对残余应力的影响较小;残余应力随着每齿进给量增加而减小。     

基于灰铸铁钻削过程的机床能耗分析

以机床钻削加工工艺为研究对象,对钻削加工时机床的各种运行状态功率、切削比能耗及机床有效加工能效进行了分析。研究表明:空载运行功率占据了机床总切削功率的绝大部分,且空载运行功率及切削加工功率与工艺参数有关,但空载运行功率的变化趋势很小;切削比能耗随刀具直径、进给量及切削速度的增加而减小;机床有效加工能效随刀具直径、进给量及切削速度的增加而变大。在实际生产钻削加工铸铁时,在保证加工质量的前提下,选择较大的进给量和切削速度更有利于节能降耗,同时也能提高机床有效加工能效。     

麻花钻几何参数对不锈钢钻削性能影响的研究

采用ProE和Deform-3D软件分析了影响麻花钻钻411性能关健的几何参数,主要研究麻花钻横刃和顶角对不锈钢钻削过程中切削力、扭矩、刀具磨损的影响.介绍了缩短横刃长度和采用S形横刃螺旋面钻尖对不锈钢钻削力和扭矩的影响.重点分析了顶角影响主切削刃的长度、单位刃长的切削负荷、切削层中切削宽度与切削厚度的比例、切削中轴向力与扭矩、切屑形成与排屑情况.对于在钻削中,如何提高钻头的寿命,提高钻削加工的生产率和孔的加工质量具有重要的指导意义.     

不锈钢铣削中机床比能预测模型

在分析铣削过程能耗特性的基础上,针对难加工材料切削过程中能耗大、效率低、刀具受损严重等问题,提出一种考虑刀具主后刀面磨损的机床比能预测模型.应用田口法设计304不锈钢数控铣削正交试验,采用非线性回归拟合试验数据,分析切削参数和刀具磨损对机床比能的影响规律.结果表明:该机床比能预测模型的准确率在96％以上;在半精加工铣削参数范围内,机床比能随铣削深度、铣削宽度、进给速度和铣削速度的增大逐渐减小,随着刀具磨损值的增大呈线性增大.     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷刀具干切削RuT450表面质量研究

为探究和改善蠕墨铸铁RuT450切削加工性能,基于正交试验,采用涂层/无涂层Al_2O_3-TiC复合陶瓷刀具对RuT450进行车削加工,探究涂层和切削参数对工件表面质量的影响及机理,为复合陶瓷刀具切削RuT450提供理论依据。结果表明:涂层复合陶瓷刀具切削一致性更好,更适合加工RuT450;对RuT450表面粗糙度影响最显著的因素是进给速度,其次是切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响程度相对较小;切削速度(Vc=400 m/min)、进给速度(f=0.05 mm/r)、背吃刀量(a_p=1 mm)时能获得最好的表面粗糙度;表面硬度随着切削速度的增大而增大,而随着进给速度、背吃刀量的增大基本不会出现明显的变化。     

基于微磨削方法的微织构刀具制备与切削性能研究

目的研究表面微织构对硬质合金刀具切削性能的影响。方法采用微磨削方法在硬质合金刀具前刀面加工出具有不同结构参数的横向、纵向和交叉微织构,通过AL6061切削试验和有限元切削仿真,研究表面微织构对硬质合金刀具的切削温度及刀具磨损的影响。结果采用V形金刚石砂轮微磨削方法能够加工出几何形状规则且表面质量良好的表面微织构。与无织构刀具相比,微织构刀具的切削温度明显降低,高温区域明显减少,其中横向织构刀具降温效果最为显著。微织构刀具的切削温度随沟槽间距的增大而升高,沟槽间距为150μm时,切削温度最低。表面微织构能够有效减轻刀具前刀面的粘结磨损,横向织构刀具减摩抗粘效果最好,且采用较小的沟槽间距更利于减轻刀具的粘结磨损。随着切削速度的增加,表面微织构的抗粘结作用更加明显,当切削速度为150 m/min时,沟槽间距为150μm的横向织构刀具的切屑粘结面积最小。结论在横向、纵向和交叉织构刀具中,沟槽间距为150μm的横向织构刀具切削性能最好,即降温效果、抗粘结性能最为显著。     

镍基单晶高温合金车削力及刀具磨损研究北大核心

镍基单晶高温合金性能优越是航空发动机热端部件如涡轮盘的理想材料,然而镍基单晶高温合金车削加工存在切削力大和刀具磨损严重等问题,限制了零件的加工质量和效率。通过镍基单晶高温合金单因素车削试验,分析了不同车削工艺参数对车削力F_(∑)的影响规律,探究了镍基单晶高温合金刀具磨损机理,提出了防止切削力过大和减缓刀具磨损的措施。试验结果表明车削镍基单晶高温合金车削力F_(∑)随着切削速度vs的增大而减小,而随着进给速度v_(w)和切削深度a_(p)的增大而变大;刀具主要出现磨粒磨损、粘结磨损和涂层剥落3种损伤形式。     

表面织构对GCr15淬硬轴承钢切削过程影响分析

针对GCr15淬硬轴承钢切削过程中由于切削力大、切削温度高而导致的刀具磨损加剧问题,在工件表面预置织构,通过有限元仿真结合正交试验对切削过程进行模拟,并通过信噪比分析方法进行优化分析,利用极差分析、方差分析确定最优切削参数组合以及切削参数对于切削力以及温度的影响程度。切削仿真结果表明:切削速度120 m/min、进给量0.05 mm/r、切削深度0.1 mm为最优切削参数组合。在最优切削参数条件下,通过对表面织构GCr15轴承钢进行切削仿真模拟,得到切削力以及切削温度的仿真结果。将表面织构和无表面织构的切削仿真模拟结果进行对比,结果表明表面织构切削仿真的切削力及切削温度都得到有效降低,有利于减少刀具磨损,提高刀具寿命。