刃口钝化形状因子K对车削刀片性能的影响

切削刃制备技术是制备涂层硬质合金切削刀片必不可少的关键技术,目前应用最广的切削刃制备技术是刃口钝化。本文主要通过切削实验研究刃口钝化形状因子对涂层硬质合金车削刀片性能的影响,采用毛刷钝化法制备的相同钝化半径不同刃口钝化形状因子K的涂层硬质合金车削刀片在CK7525车床上对45钢进行车削实验,采用单因素法研究刃口钝化形状因子K1、 K=1和1K2对工件已加工表面粗糙度和切削刀片车削性能的影响。研究结果表明:刃口钝化形状因子1K2时,工件已加工表面粗糙度最小,切削刀片寿命最长。     

硬质合金数控刀片刃口及表面强化处理工艺研究

刃口和表面强化处理是制备涂层硬质合金数控刀片必不可少的工序。本文主要研究毛刷钝化抛光法和湿喷砂法对数控刀片刃口和表面强化处理的工艺效果。分别采用两种方法对同一型号硬质合金数控刀片进行处理,使刀片刃口尺寸结构相同。采用相关检测设备观察刀片刃口和表面形貌,检测处理后的刀片刃口粗糙度、表面粗糙度和表面残余应力,并通过切削实验对比刀片刃口强度和耐用度。结果表明:毛刷钝化抛光法比湿喷砂法处理的硬质合金数控刀片刃口粗糙度小;湿喷砂法比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金数控刀片表面粗糙度更小,表面形貌更加均匀,表面残余应力更大;湿喷砂法相比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金刀片刃口强度提高47%,刀片耐用度提高28%。     

丝锥刀具旋转磨粒流去毛刺和钝化抛光技术

目的 高效、低成本地消除丝锥、铰刀、钻头、铣刀等金属加工刀具磨削后产生的表面毛刺、亚表面烧伤等加工缺陷,实现刀具的高效钝化抛光。方法 基于磨粒流加工（AFM）技术,提出一种刀具旋转磨粒流抛光（R–AFM）原理和方法。通过模拟仿真方法获得优化的刀具运动轨迹,进一步研发可装夹40把刀具的多工位旋转磨粒流高效抛光专用设备;以高速钢丝锥为研究对象,选用新研制的GC磨料介质作为钝化抛光介质,采用正交实验设计法,通过极差分析和方差分析,探究工件转速、加工时间、磨粒粒径及磨粒质量分数等工艺参数对刃口钝圆半径的影响规律;再选用正交试验获得的工艺参数组合,采用自主研制的WS和GC磨料介质,分别对丝锥刀具进行钝化抛光试验,分析2种新型磨料介质的钝化抛光特性;最后,基于前面的实验结果和理论分析,优选刀具钝化抛光复合加工的工艺参数,并验证刀具的钝化抛光效果。结果 各工艺参数对刀具刃口钝圆半径的影响程度依次为刀具回转速度、钝化抛光时间、磨粒质量分数和粒度。高硬度的GC磨料介质具有材料去除率高、对刃口的钝化能力较强等特点。在保持切削刃锋利度的前提下,采用低硬度的WS磨料介质,其毛刺去除效果更好。采用优化的工艺参数...     

硬质合金刀片刃口钝化方法与实验研究

为了改善硬质合金刀片刃口钝化的质量,克服现有钝化方法的不足,根据磨料水射流作用下材料去除理论,分析磨料水射流对硬质合金刀片刃口钝化的材料的去除机制,提出了运用磨料水射流对硬质合金刀片刃口进行钝化的新方法,通过理论分析和实验验证该方法的可行性。该方法的运用能提高硬质合金刀具的效率、质量和寿命,确保刀片钝化参数的一致性,并取得了较好的效果,对硬质合金刀片刃口钝化具有重要的意义。     

干喷砂钝化工艺对硬质合金刀片刃口K值的影响

本文探讨干喷砂工艺对硬质合金刀片刃口K值的影响。通过采用喷射角度、喷枪压力、喷枪高度、喷射粉(白刚玉)粒度等不同工艺参数对硬质合金刀片进行干喷砂处理,采用先进的光学仪器对切削刃R值,S_y值和S_a值进行测量。结果表明:喷射角度、喷枪压力、喷枪高度与切削刃K值(K=S_y/S_a)相关,白刚玉粒度与刃口K值负相关。     

抛光涂层硬质合金刀片加工钛合金的耐用度分析

目的提高涂层硬质合金刀具加工钛合金的切削性能及加工效率。方法采用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)对经过磨削加工的YG8硬质合金车削刀片前刀面进行抛光预处理,并使用CVD与PVD涂层工艺制备涂层。运用单因素试验法,对抛光涂层硬质合金刀片进行切削TC4钛合金的刀片耐用度试验,分析钛合金加工过程中刀具种类及切削参数变化对刀片耐用度的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析刀片的磨损机理。结果经过化学机械抛光处理后,硬质合金刀片的平均粗糙度由87 nm降低为19 nm,降低幅度达78.2%。相同切削参数时,抛光CVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削CVD硬质合金刀片提高了75%,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削PVD硬质合金刀片提高了8.3%。可见采用化学机械抛光对硬质合金刀片进行加工是提高刀片表面平整度及耐用度的重要途径。结论抛光CVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削CVD硬质合金刀片,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削PVD硬质合金刀片。     

硬质合金枪钻刃口新型钝化工艺的电解规律实验研究

针对硬质合金枪钻刃口钝化的效率低、钝化轮损耗高、刃口形状难控的现状,本文提出将电化学方式与机械方式复合运用到硬质合金刀具刃口钝化中,并对这一钝化工艺方法做探索性的实验研究。实验分为电解和机械去除两道工序,并以电化学过程的机理研究为重点。实验将其他参数固定,选择电压值U和通电时间t为变化参数。实验测量每个参数组合下,刀具刃口形状及刃口半径值。由实验数据及图片得出电解钝化效率,电解电压在14～21 V之间时,电解部分以通电时间t=10 s为界限,5～10 s之间呈上升趋势,10～21 s之间呈近似水平线趋势。经过总结、对比实验结论,证明此工艺方法可控、高效、低耗等优点,可解决硬质合金刀具刃口钝化现存的问题。     

亚微观倒棱切削刃对硬质合金刀片切削性能的影响特性研究

为了研究硬质合金刀片亚微观切削刃口形式对其切削性能的作用机制,针对断续切削过程中硬质合金刀具存在容易崩刃破损和脆性断裂等问题,选用两种不同牌号的硬质合金可转位刀片分别在多种亚微观刃口结构条件下进行断续切削实验,应用三维受力分析仪结合高速摄影机对切削过程中的冲击和切削力进行数据监测与收集,结合图形统计分析方法研究亚微观倒棱刃口对硬质合金刀片的强化作用机理,从而揭示不同切削刃口几何参数对硬质合金刀具使用寿命的影响规律,提出倒棱刃口参数与进给量的曲线化关系。研究结果表明:大进给量f条件下应选取较大的临界夹角β_C,同时,倒棱夹角β要大,倒棱宽度L要小;反之,在小进给量f条件下,临界夹角β_C和倒棱夹角β要小,倒棱宽度L要大。研究可为硬质合金可转位刀片的强化设计提供数据和技术支撑。      

聚晶金刚石微细球头铣刀刃磨工艺参数优化

针对直径为0.5 mm的聚晶金刚石(PCD)微细球头铣刀刃磨质量控制问题,基于六轴数控刀具磨床几何运动原理,建立PCD微细球头铣刀的砂轮刃磨运动数学模型,开展PCD刀具精密刃磨正交试验,研究刃磨工艺参数对主轴负载率、刀具前刀面表面粗糙度、刀具刃口钝圆半径的影响规律。结果表明:磨削速度对主轴负载率以及刀具前刀面表面粗糙度的影响最为显著,提高磨削速度有利于获得较好的刀面质量;磨削深度对刃口钝圆半径的影响最为显著,减小磨削深度有利于获得锋利的刃口形状。通过合理选择刃磨工艺,PCD微细铣刀直径误差小于4.0 μm,刀具钝圆半径为4.5 μm,刀具角度误差小于1°,无明显刃磨损伤缺陷。      

刀具钝化非对称刃口对铣削温度场影响的研究

刀具刃口通过钝化可以去除刃口缺陷,提高刀具使用寿命和切削过程的稳定性。刀具钝化刃口可以是对称的,也可以是非对称的。通过建模软件SolidWorks建立不同形状因子的非对称刃口二维模型,采用切削仿真软件ThirdWave建立硬质合金刀具钝化非对称刃口对铣削45钢过程的有限元模型,分析形状因子对温度场的分布规律,揭示刀具钝化非对称刃口对切削温度的影响规律,研究结果对于实现刀具钝化刃口优化,提高加工水平具有重要意义。     

硬质合金刀片前刀面的剪切增稠抛光实验研究

目的 采用柔性的剪切增稠抛光(STP)方法抛光开设有弧形断屑槽的硬质合金刀片前刀面,降低其粗糙度,提高刀具的切削性能.方法 利用非牛顿幂率流体的剪切增稠效应与磨粒的微切削作用,实现对工件粗糙表面的微凸峰去除.以前刀面断屑槽的表面粗糙度为评价指标,采用田口法设计正交实验,分析抛光速度、磨粒浓度、倾斜角度以及磨粒粒度等抛光...     

–50 ℃冷风条件下抛光硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面粗糙度分析

目的提高硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面质量。方法利用化学机械抛光技术对传统磨削的硬质合金刀片分别进行粗抛、半精抛和精抛处理,运用正交试验法,在常温干切和–50℃冷风条件下,分别采用传统磨削的硬质合金刀片(磨削刀片)与化学机械抛光的硬质合金刀片(抛光刀片)进行切削TC4钛合金正交试验,利用方差分析法分析切削参数对已加工表面粗糙度Ra的影响。运用多元线性回归方法建立磨削刀片、抛光刀片在常温干切和–50℃冷风条件下切削TC4钛合金已加工表面粗糙度Ra的经验预测模型。结果硬质合金刀片前刀面通过粗抛、半精抛和精抛后,刀片前刀面的表面粗糙度Ra为19 nm。当切削参数相同时,磨削刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了35.9%;抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了43.5%。在常温干切条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了19.2%;在–50℃冷风条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了28.7%。抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra,比磨削刀片在常温干切条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra平均降低了54.4%。结论采用对硬质合金刀片表面进行化学机械抛光技术和以–50℃冷风为切削介质的组合工艺,可有效降低TC4钛合金已加工表面粗糙度。     

数控电解机械复合刃口钝化的实验研究

电解机械复合加工方法进行硬质合金刀具的刃口钝化,可以提高刀具钝化后的刃口均匀性。重点研究了电化学机械复合加工的刃口钝化工艺,通过对电解电压、电解间隙、进给量以及电源频率试验参数进行正交试验,找到了较优的钝化工艺参数。试验表明：影响刃口去除量的最大因素是电解间隙,其次是电解电压;最优的工艺参数组合：电解电压12     

抛光垫特性对硬质合金刀片CMP加工效果的影响

目的研究不同种类的抛光垫对硬质合金刀片表面化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing/Planarization,CMP)加工过程的影响,为实现硬质合金刀片高效精密CMP加工提供有效参考。方法利用Nanopoli-100智能抛光机,通过自制的Al2O3抛光液,分别采用9种不同种类的抛光垫对牌号为YG8的硬质合金刀片进行CMP实验,将0~40、40~80、80~120 min三个加工阶段获得的材料去除率和表面粗糙度进行对比,同时观察最佳的表面形貌,分析抛光垫特性对CMP加工效果的影响。结果在抛光转速60 r/min,抛光压力177.8 k Pa的实验条件下,9种不同类型的抛光垫中仅有5种适合用于YG8硬质合金CMP加工。而且抛光垫的表面粗糙度在YG8刀片CMP加工过程中的影响最为显著,抛光垫表面粗糙度越高,CMP加工的材料去除率越高。此外,抛光垫的使用时间对CMP过程也有影响,抛光垫使用时间越长,CMP的材料去除率越小。结论 YG8硬质合金刀片经5种不同类型抛光垫CMP加工后,其表面的烧伤、裂纹等缺陷均得到了极大改善。当使用细帆布加工40 min时,材料去除率最高,为47.105 nm/min;当使用细帆布加工80min时,表面粗糙度最低,为0.039μm。     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

形状因子对应力场及温度场的影响分析

刀具钝化非对称刃口形状因子是影响温度场与应力场的重要因素之一,而形状因子会改变刃口处的分流点高度、剪切角以及实际切削负前角,在彼此相互作用下使温度场与应力场发生变化。采用三维软件SolidWorks建立不同形状因子的硬质合金刀具模型,通过有限元软件AdvantEdge建立刀具非对称刃口钝化铣削45钢的仿真模型,研究不同形状因子对温度场与应力场的影响规律。结果表明:随着形状因子的增大,最高切削温度增加,而最高应力区域面积呈现先增大后减小的趋势。