低中高速干式硬态车削高硬高强高耐磨淬硬钢的试验研究

通过使用聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride,PCBN)刀具低中高速干式硬态车削高硬高强高耐磨淬硬钢Cr12Mo V(60±1HRC)的车削试验,揭示了切削速度对切削力、切削温度、表面粗糙度、已加工表面三维形貌、刀具崩刃形貌和切屑形态的影响规律。在进给量f=0.15 mm/r,切削深度ap=0.25 mm,切削速度v=50、250、450、650、850 m/min车削条件下的试验结果表明:径向力最大,主切削力次之,进给力最小;切削区最高温度在142~288℃范围内变化;切削速度v=250、650 m/min时的径向力发生突变;表面粗糙度随切削速度的增大而线性递减,v=850 m/min时已加工表面质量最好;v=250、650 m/min车削时,PCBN刀具最易发生崩刃现象;在切削速度增大的过程中,切屑宏观形态依次为:带状、松散螺旋状、粒状、细丝状、带状。     

高速立铣P20淬硬钢的切屑形态和切削力的试验研究

使用直径为12mm的TiAlN涂层整体圆柱立铣刀,以151～942m/min的切削速度,对硬度为HRC41的P20淬硬钢进行了高速铣削试验,考察了各种切削速度下的切屑形态和切削力。切削速度为151～650m/min时,形成带状切屑;切削速度为754～942m/min时,形成锯齿形切屑。切削力随切削速度的增大而增大,当切削速度增大到某一临界值,切削力达到最大,此后,随切削速度的继续增大,切削力减小。基于高速切削变形理论,分析了切削速度对切削力的影响规律。     

40CrNiMo精车削模拟

采用有限元软件,使用钢材精加工刀片CNMG120408-PB2对40CrNiMo进行常温下高速车削模拟,通过模拟切削来分析该刀片切屑控制的能力。模拟结果显示,当Vc=280m/min、ap=1.0mm、fn=0.3mm时切屑形状成长螺旋状,并朝工件待加工方向移动,切削力与切削温度都很低。当Vc=280m/min、ap=1.5mm、fn=0.3mm时切屑形状成C字形,切屑朝工件待加工方向移动,切削温度在890℃以下,切削力在1130N左右,切削效果很好。     

轴向超声振动车削液压滑阀阀芯的试验研究

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对精密液压滑阀阀芯进行了轴向超声振动车削试验,揭示了进给量对切削温度、切削力、表面粗糙度和切屑形貌的影响规律。试验结果表明:进给量f=0.01 mm/r时,轴向超声振动切削温度随切削速度的变化最为平缓,粗糙度Ra值的范围在0.15～0.38μm之间,主切削力Fz最大;在切削速度v=170 m/min,背吃刀量a_p=0.08 mm,超声振幅为0.01 mm的条件下,随着进给量的增大,切屑宏观形态依次为粒状、节状和小螺旋状,并且切屑的颜色逐渐变深;进给量f=0.025 mm/r时,从切削力、切削温度、表面粗糙度的变化规律及切屑的宏观形态来看,轴向超声振动车削的优势变的不明显。     

高速铣削淬硬模具钢的切屑变形

使用TiAlN涂层整体圆柱立铣刀,以200～942m/min的铣削速度,对淬硬P20钢进行了高速铣削试验,研究了各种切削速度下的切屑变形。对于淬火硬度为41HRC的P20钢,切削速度为754～942m/min时,形成了带有绝热剪切带的锯齿形切屑;对于淬火硬度为32HRC的P20钢,锯齿形切屑形成的切削速度是848～942m/min;切削速度和工件硬度对切屑变形有着重要的影响。基于切屑纵截面尺寸的微观测量,建立了高速铣削淬硬钢时锯齿形切屑变形的计算模型。结果显示：应变、应变率和锯齿频率随切削速度增大而快速增大,在切削速度为942m/min时,它们分别高达23、107s－1和244kHz。     

锯齿形切屑的计算机仿真

采用有限元方法仿真了不同切削速度下加工45钢的切屑形成过程。结果表明，较低切削速度下形成连续带状切屑，而高速切削时形成锯齿形切屑。通过对工件和切屑应力及温度分布的分析，探讨了锯齿形切屑的形成机理及影响因素。     

材料本构参数对高速切削锯齿形切屑形成的数值分析

基于正交切削模型分析了材料本构参数对高速切削锯齿形切屑的影响。研究发现:切削力和切削温度随材料本构参数值A、B、C和n呈线性变化;参数A和n对切屑形貌影响较大;参数B、C和m影响锯齿形切屑的曲率半径,若C≤0.01,m≥5,参数C和m对切屑形貌以及切削力和切削温度的影响可以忽略。工件材料硬度增加,A值增大,而n值减小;对于受应变率影响大的材料,C值较大;受温度影响大的工件,m值较小。本文结论为预测材料在不同硬度时本构参数值的变化,或根据材料本构参数值推断材料硬度值以及不同材料的固有属性差异性比较提供了参考。     

低中高速硬态直角切削淬硬钢切屑试验研究

针对干式硬态直角切削淬硬钢Cr12MoV(55±1HRC)形成锯齿形切屑,利用扫描电子显微镜(SEM)观察切屑的微观形貌,分析不同切削速度下锯齿形切屑的特点。研究结果表明:淬硬钢Cr12MoV切屑随切削速度的增加逐渐由带状切屑过渡到锯齿形切屑,进而再变成崩碎切屑;在正交切削过程中,剪切角与平均剪应变呈递增、递减区间相反的抛物线图像曲线变化趋势,且速度在v=250 m/min附近曲线出现拐点与极值。     

基于ABAQUS的钛合金高速切削有限元模拟

基于有限元分析软件ABAQUS建立了高速切削Ti6Al4V的二维正交切削有限元模型,仿真研究了高速切削加工时切削速度、切削深度对切削力大小、切削力波动频率以及锯齿形切屑形态的影响。结果表明:平均切削力在90m/min~360m/min的切削速度范围内趋于平稳,随着切削深度的增大而增大;切削力波动频率随切削深度的增加而减小,随切削速度的增大而增大;切屑锯齿化程度及锯齿化步距都随切削速度及切削深度的增大而增大。     

置氢钛合金切削变形的实验研究

进行了爆炸落刀实验获取不同置氢量钛合金TC4的切屑根部,通过对切屑根部各变形区和切屑形态的分析研究置氢量影响钛合金切屑变形的规律.分析发现,置氢后钛合金的各变形区的变形量减小了,切屑由明显的锯齿形转变为近似带状的切屑.进一步测量了置氢钛合金切削过程中的切削力和切削温度,并根据切削变形量的减小解释了切削力和切削温度降低的机理.