高速钢丝锥刃口钝化工艺研究

为研究W6高速钢丝锥经回转类刀具钝化设备TYESM-15电解刃口钝化处理时,不同的通电荷量处理丝锥得到对应的刃口钝圆半径后切削H13模具钢过程中,钝化后M8丝锥寿命的变化情况,先采用不同的通电荷量对丝锥分别进行电解钝化的刃口处理方式,使之得到对应的钝圆半径,而后用未钝化和钝化丝锥分别对H13模具钢进行攻丝试验,并通过逐点停车的方式来测量丝锥主要切削齿的后刀面磨损值,绘制不同电解参数下丝锥的磨损曲线图,分析不同钝圆半径对丝锥寿命的影响。结果表明:经TYESM-15钝化后的丝锥刃口均匀,刃口尺寸具有足够的可靠性;经电解参数中通电荷量75C处理过的丝锥寿命提高最为明显,约为未钝化丝锥的3倍。在一定电解参数范围内经刃口钝化处理的丝锥寿命普遍长于未钝化丝锥,在磨损期间降低了初期磨损速率,拉长了正常磨损阶段,且具有更高的加工稳定性和优良的切削性能,从而延长了丝锥寿命。     

丝锥全生命周期参数对攻丝性能影响的研究

采用正交试验法完成了HSS/Co-M35含钴高速钢丝锥加工Ti-6Al-4V钛合金的攻丝试验。利用极差分析法研究了丝锥全生命周期参数即丝锥前角(刀具设计参数)、刃口钝化半径(刀具制造参数)、主轴转速(刀具使用参数)对攻丝性能的影响。利用综合评分法将扭矩max、轴向切削力max和切削温度max等3项攻丝性能指标转化为单一综合切削性能指标y*i,分析结果表明:攻钛合金时丝锥全生命周期参数取刃口钝化半径0.01 mm,丝锥前角10°,主轴转速150 r/min时最优。通过试验与数值模拟获得的扭矩值及趋势、切屑形态及切削刃对比图,验证了在Advant Edge FEM软件中建立的丝锥攻Ti-6Al-4V钛合金模型的可靠性。     

刃口钝化对高速钢丝锥耐磨性及寿命的影响

以W6Mo5Cr4V2高速钢丝锥为研究对象,首先运用电解强化技术对丝锥进行钝化处理,得出不同钝圆半径丝锥;然后进行攻丝试验,通过对丝锥切削齿后刀面磨损值VB的测量和寿命的检测确定丝锥最优钝圆半径;再分别对未钝化与最优钝圆半径丝锥进行典型磨损曲线的绘制。最后对这两组丝锥进行攻丝扭矩的测量,得出丝锥在加工过程中扭矩的变化规律。结果表明:钝圆半径为15μm的丝锥寿命提高最明显,约为未钝化丝锥的2.5倍;两组丝锥的磨损过程都符合典型磨损曲线的发展趋势,经钝化处理后的丝锥磨损值小、磨损速率慢;在初期磨损阶段,未经钝化处理的丝锥扭矩比钝化处理后丝锥的小,但波动范围较大,加工过程不稳定;整个切削过程未钝化丝锥扭矩增长速率快,丝锥很快失效。     

深冷与钝化处理对高速钢丝锥使用寿命的影响

以M2高速钢丝锥为研究对象,运用深冷技术和电解强化技术对丝锥进行处理。探究深冷加钝化、深冷、钝化和未处理四种工艺下,丝锥在速度为240、320、380r/min时的使用寿命,试验发现经过深冷与钝化双重处理的丝锥比未处理的丝锥使用寿命提高3倍以上,只经过深冷处理的丝锥可提高1.5-3倍;攻丝速度对只钝化处理的丝锥影响较大,速度越高钝化效果越不明显。对微观形貌进行分析后发现二次弥散型碳化物的出现和刃口型式的改变是提高丝锥使用寿命的主要原因。     

基于ABAQUS的磨粒对刀具刃口钝化的分析

刀具钝化技术通过改变刀具的切削刃微观形貌及轮廓来提高刀具寿命和切削过程的稳定性。根据立式旋转钝化法的特点,采用ABAQUS有限元分析软件建立仿真模型,对单磨粒和多磨粒对刀具刃口的钝化进行模拟,研究刀具钝化过程中磨粒速度、刀具刃口应力、刀具刃口位移和能量等的变化规律,对于提高刀具钝化的效率以及研究刀具刃口钝化机制具有重要的意义。     

基于机器视觉的铣刀钝化钝圆半径检测

刀具刃口钝化可以改善工件表面质量,提高刀具切削过程的稳定性和可靠性。由于刀具钝化尺寸小、检测精度要求高,开发高效的刀具钝化检测系统受到业界关注。在已建立的铣刀钝圆半径机器视觉硬件平台上,运用Lab VIEW编程软件对采集图像进行图像增强、图像滤波、图像分割、边缘检测等处理,实现了刀具钝化参数的精确测量。     

刀具钝化半径的求解模型

刀具钝化半径的大小直接影响刀具使用寿命。本文针对刀具钝化情况建立了摩擦力模型、碰撞断裂磨损模型和钝化半径求解模型。经分析得到:钝化半径与刀具材料和结构特征、混合料、钝化时间和钝化运动情况有关;刀具刃长越短,前刀面与后刀面的夹角越小,钝化混合料的速度越大,达到目标钝化半径所需的时间就越少;通过钝化半径求解模型还可以预测刀具钝化半径大小。     

刀具钝化技术应用前景的展望

通过研究对刀具刀刃进行钝化处理,提高金属切削加工效率、刀具寿命和降低制造成本。本文就刀具钝化处理的必要性,目前国内外对刀具钝化处理采用的设备、方法和典型的刀具钝化技术进行了简要的介绍和探讨。同时通过钝化后的刀具在本工厂的实践试验应用,证实了其取得的显著效果和它广阔的发展前景。     

基于蒙特卡罗法的高速钢丝锥可靠性分析

高速钢丝锥主要失效原因之一是由断裂、崩刃所引起的破损失效,确定丝锥的可靠度对于自动化、高精密加工具有十分重要的意义。通过顺序统计量理论考虑丝锥受到冲击载荷的次数,并利用应力—强度干涉模型,以多次加工后切削刃上的最大扭转应力超过丝锥材料临界疲劳应力为失效判据建立高速钢丝锥的可靠度模型,并通过少量试验,结合蒙特卡洛法随机生成加工时分布在丝锥切削刃上的应力和丝锥材料临界疲劳应力,将得到的样本值进行比较,得出高速钢丝锥的可靠度。最终,通过恒应力加速试验对蒙特卡洛模拟法的计算结果进行了验证。     

刃口钝化丝锥切削刃的三维建模及有限元分析

适当的刃口钝化可提高丝锥的使用寿命,如何确定特定条件下丝锥的刃口钝化值已成为提高刀具耐用度的关键因素。提出了采用Solidworks对刃口钝化丝锥切削刃进行三维建模,然后基于DEFORM对攻丝过程进行有限元仿真分析,通过轴向力、扭矩、切削温度的综合对比分析来确定最优刃口钝化半径。以切削1Cr18Ni9Ti为例进行仿真分析,表明在特定加工条件下,刃口钝化半径在0.01mm左右时,对丝锥寿命的提高是最大的。仿真结果与试验结果一致。     

Dynamic reliability sensitivity of cemented carbide cutting tool

Influence of geometric and cutting parameters of cemented carbide cutting tool on reliability of cutting tool has become more and more mature, yet influence of its physical and material parameters on reliability is still blank. In view of this, cutting test and fatigue crack growth test of YT05 cemented carbide cutting tool are conducted to measure such data as the original crack size, growth size, times of impact loading, number and time of cutting tool in failure, and stress distribution of cutting tool is also obtained by simulating cutting process of tools. Mathematical models on dynamic reliability and dynamic reliability sensitivity of cutting tool are derived respectively by taking machining time and times of impact loading into account, thus change rules of dynamic reliability sensitivity to physical and material parameters can be obtained. Theoretical and experimental results show that sensitive degree on each parameter of tools increases gradually with the increase of machining time and times of impact loading, especially for parameters such as fracture toughness, shape parameter, and cutting stress. This proposed model solves such problems as how to determine the most sensitive parameter and influence degree of physical parameters and material parameters to reliability, which is sensitivity, and can provide theoretical foundation for improving reliability of cutting tool system.     

HSK刀柄和主轴在高速旋转下连接性能可靠性分析

空心短锥刀柄在数控机床上起到连接主轴与切削刀具并传递力矩的作用。刀柄与主轴连接性能的可靠性对机床的加工精度及工作安全性有重要影响。由于加工和装配等误差、实际过盈量和实际夹紧力等结构和性能参数具有不确定性,考虑到HSK工具系统中这些参数的不确定性,利用区间模型描述这种不确定性,建立了HSK刀柄与主轴连接接触面区间接触应力模型,提出了HSK刀柄与主轴连接性能的非概率可靠性模型,给出了可靠临界转速的概念。通过对HSK-A63刀柄性能的分析与计算,说明了该方法的合理性与可行性,为防止HSK刀柄与主轴的连接失效,保证数控机床的加工精度和使用的可靠性提供了理论基础。     

横梁蠕变松弛对龙门镗铣床运动精度可靠性的影响建模

针对横梁蠕变变形对龙门镗铣床精度保持性的影响问题,建立了一种龙门镗铣床运动可靠性评估模型。采用有限元软件对横梁残余应力进行多工序连续建模仿真,并通过盲孔法测试验证了有限元模拟的有效性;根据横梁导轨与滑枕座间几何误差的表征关系构建了龙门镗铣床的几何精度退化模型,利用蠕变模拟数据确定y向几何误差退化轨迹;结合机床空间位置误差模型和误差退化轨迹建立了机床运动可靠性评估模型,进而实现对服役期的龙门镗铣床运动可靠性的预测,以及对不同横梁应力状态下运动可靠性的比较评估。结果表明,横梁蠕变变形导致机床运动精度可靠性呈幂律函数形式衰退,且在时效前较大应力下机床运动可靠性降低更明显。     

基于安全系数法的封隔器胶筒可靠性研究

针对目前胶筒的结构易失效和可靠性低等问题,以胶筒的抗剪失效为目标,基于安全系数法,引入设计变量的随机性,建立正态分布下胶筒的可靠性模型。对胶筒工作应力和强度的影响因素进行分析,基于相邻目标优属度的AHP方法,综合获得可靠性模型的相关参数值;对密封胶筒静强度可靠性要求下的可靠性安全系数进行计算,并给出不同层次下密封胶筒可靠性安全系数的参考值。建立胶筒的有限元分析模型,根据剪切应力评价准则计算了胶筒可靠性安全系数的取值范围,并通过实例验证理论计算结果的合理性。     

对机夹可转位车刀的夹紧可靠性研究

对机夹可转位车刀夹紧结构进行分析后建立其静态夹紧可靠度模型 ,在此基础上建立动态夹紧可靠度模型 ,并进行实例分析 ,分析结果与实际情况相符     

基于响应面法的液压平板车车架结构优化

针对传统机械设计以应力强度为基础,其结果往往不是最优解的问题,采用应力试验法及有限元分析法获得了车架的危险部位,即车架横梁之间的腹板孔口倒角处存在明显应力集中。因此取车架腹板开孔孔长、宽及倒圆半径为设计变量,对车架结构进行了优化设计。采用回归的正交设计理论,结合ANSYS液压平板车车架的参数化有限元模型,得出了车架腹板最大应力的响应面函数。运用MATLAB优化工具箱得到可靠度指标,最终实现了以可靠度为目标的车架结构优化,优化结果使得结构在安全可靠的前提下更轻。      

复合钝化多晶硅纳米膜应力分布仿真分析

多晶硅纳米薄膜具有优良的压阻特性,为提高其在传感器应用中的稳定性和可靠性,对这种薄膜的钝化层结构进行了研究.基于压力传感芯片的结构特点,建立了钝化层结构的有限元分析分析模型,给出了应力分布与SiO_2和Si_3N_4钝化层结构之间关系.结果表明:采用Si_3N_4-SiO_2-Si_3N_4复合钝化结构,适当控制各结构层厚度可有效降低热失配引起的内应力.从而给出了降低薄膜内应力的钝化方法,为多晶硅纳米薄膜在压阻式传感器上的应用提供了必要的技术支持.     

恒定加工条件及定期补偿下的刀具渐变可靠性灵敏度分析方法

据统计,由刀具失效导致的停机时间超过机床被迫停机时间的1/3,故开展刀具渐变可靠性及其灵敏度分析的研究对提高机床的运行可靠性具有重要意义。采用连续时间、连续状态、具有非减独立增量的非平稳Gamma过程描述刀具磨损量的变化过程。根据加工偏差不大于机床给定加工精度的原则,构建刀具制造及磨损量检测有无误差两种情形下、恒定加工条件及定期补偿的刀具渐变状态函数,由此推导出相应的渐变可靠度模型。在此基础上给出渐变可靠度模型对各个参数的灵敏度计算方程。通过数值实例分析,阐述了通过提出的渐变可靠性模型及灵敏度分析方法提高刀具运行可靠性的应用过程。这一工作为提高恒定加工条件及定期补偿下刀具的运行可靠性提供切实可行的理论和方法基础。     

氧化铝基陶瓷刀具切削可靠性研究——基于磨损的刀具可靠性

以氧化铝基陶瓷刀具磨损寿命的随机特性分析为基础,提出并验证了基于磨损的陶瓷刀具可靠性的理论模型。结果表明：其磨损寿命很好地服从对数正态分布;可以用刀具磨损寿命变异系数来评价基于磨损的氧化铝基陶瓷刀具的切削可靠性。