超精密切削时刀具切削刃的作用机理分析

分析了金刚石刀具切削刃的切削作用、脆性材料超精密切削时切屑形成机理；对金刚石刀具切削刃钝圆半径、切削厚度、切削角三者之间的关系进行了描述。结果表明：脆性材料可以实现塑性域超精密切削加工；控制切削参数可以加工出满足要求的表面粗糙度和表面波纹度，为生产实际提供可靠的工艺条件及技术参数。     

微纳米切削装置及实验研究

目前超精密加工领域的进一步发展在一定程度上受到纳米加工机理缺乏深入研究的限制,用建立在连续介质力学基础上的有限元方法和传统加工的剪切模型来解释纳米切削机理显然是不合适的,虽然有人用分子动力学计算和仿真纳米切削过程,但由于计算规模不够大,而相应级别的切削实验困难,还不能相互验证.为此,文中搭建了可以实现微纳米切削的实验装置,从实验的角度研究纳米切削机理,为民用工业和国防工业中高精度零件和元器件的超精密和纳米加工提供必要的实验数据支撑.     

切削加工技术的发展趋势

随着激烈市场竞争和以机械制造技术为先导的先进制造技术以前所未有的速度和广度向前发展,使得高生产率和高质量成为先进制造技术追求的两大目标.论述了干式切削、高速切削、低温切削、超精密切削、硬切削以及切削仿真等加工技术,这些切削加工技术是当前切削技术的重要发展方向,也必将成为切削加工的主流技术.     

先进切削加工技术综述

从机床、刀具、工艺参数等方面综合介绍了几种先进切削加工技术 (包括高速切削、干切削、硬切削、精密切削和虚拟切削 )的主要研究内容及关键技术     

SPDT超精密切削时切削变形与切削力的研究

研究了超精密切削时，单晶金刚石刀具与工件间的摩擦系数、刀具锋锐度、切削厚度等对切削变形系数、切削力及加工表面质量的影响。作者认为在超精密切削时，要提烹加工表面质量，优选金刚石刀具的晶面方向、提高金刚石刀具的锋锐度是十分重要的，在超精密切削单晶材料时，工件晶面的选择也是十分重要的。     

振动切削机理研究及应用

提出机床传统切削存在的问题及振动切削对机床研究的重要性，介绍了振动切削的机理，特点，并指出振动切削的研究是精密切削和超精切削的一个重要的发展方向。     

难加工材料精密切削技术研究

随着材料科学和先进制造技术的发展,难加工材料以其优良的物理机械性能在现代高技术行业的诸多领域得到越来越广泛的应用。针对难加工材料的结构特点,分析了难加工材料的切削加工特性,综述了硬切削加工、超声辅助切削加工、激光加热辅助切削加工及热超声辅助切削加工的国内外研究进展,并指出了精密切削应用于难加工材料切削加工时存在的问题及进一步的研究方向。     

精密加工中切削参数对毛刺尺寸的影响

毛刺的产生是金属切削加工中长期存在的问题,在实验的基础上通过对精密车削中进给方向毛刺的研究,分析了切削参数对毛刺尺寸的影响,为毛刺生成机理的研究以及毛刺的抑制和去除做了部分基础性工作。     

Ta-12W合金精密切削加工工艺研究

钽钨合金零件的传统制造方法为冲压或摆动碾压成型,其加工精度较低,需进行切削加工,以满足工业对钽钨合金零件的制造精度需求.钽钨合金属于难切削材料,尤其是高钨含量钽钨合金的切削性更差,实现其精密切削加工的难度较大.针对Ta-12W某零件,基于钽钨合金的性能分析,借鉴相关难切削材料加工工艺的实践经验,从刀具设计、装夹定位方法和切削参数选择与优化等方面进行了切削工艺试验,较为经济地实现了该合金零件的精密切削加工,满足工程应用中高钨含量钽钨合金零件的精密切削加工需求.     

光学脆性材料的金刚石切削加工

重点对脆性材料的超精密研磨、抛光加工技术及超精密磨削加工技术和超精密切削加工技术进行了分析研究。分析表明,硬脆材料光学元件主要应进行超精密研磨、抛光及超精密磨削加工;软脆材料光学元件主要应进行金刚石切削加工。对软脆材料金刚石切削进行了试验设计,指出了光学脆性材料的金刚石切削加工过程不同于金属加工过程,通过控制切削条件可以实现脆性材料塑性域加工,提高光学脆性材料的表面加工质量。     

陶瓷刀具和PCBN刀具磨损形态的研究

对陶瓷刀具(CC650)和PCBN刀具(CB20)精车淬硬GCr15轴承钢时的刀具磨损形态及性能进行了对比试验；结合扫描电镜对刀具的磨损形态作观察；分析了刀具磨损特征及磨损机理。结果表明：刀具损坏的形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃及破损等；陶瓷刀具和PCBN刀具的前后刀面磨损形态不同于典型的磨损形态，陶瓷刀具主后刀面的磨损量要比PCBN刀具的磨损量小。但两种刀具均适合于淬硬钢的精加工工序。     

大尺度曲面复合材料水切割的工况与机构研究

应对大尺度曲面复合材料的成型切割工程,本文基于高精度、高速度的切割要求,在美国波音公司水切割应用基础上提出了以提高工作压力来确定高端的水射流工况,在反复的试验基础上建立数学模型,以超高压水切割加工中心成套装备的可靠性运行为目标进行水切割机构的闭环设计。通过应用实例,本项目得出超高压水射流可靠运行与其对复合材料的高精度、高速度切割作业的对立统一经验。本项目理论研究、结构设计、试验应用很好地适应机翼复合材料加工的高技术要求。由此可见,在可靠运行前提下提高工作压力对高精度、高速度加工复合材料是极为重要的。     

金刚石刀具高速精密切削加工的研究

采用聚晶金刚石刀具和天然金刚石刀具对LY12高强度铝合金进行了高速精密切削试验 ,系统研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明 ,在比常用切削速度高 8倍的高速切削速度范围内(v=80 0～ 12 0 0m/min) ,采用圆弧刃天然金刚石刀具可获得Ra0 0 4～ 0 0 6 μm的高光洁加工表面 ;采用直线刃聚晶金刚石刀具可获得Ra0 0 7～ 0 1μm的光洁加工表面。切削速度对加工表面粗糙度的影响主要受到机床动态特性的制约 ;进给量的选择范围较大 ;背吃刀量对加工表面质量影响极大 ,为获得较小表面粗糙度必须合理选用背吃刀量     

数控火焰切割工艺的探讨

通过分析影响数控火焰切割精度的各种因素,探讨提高数控火焰切割精度的工艺措施。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

精密、超精密切削时PCD刀具后刀面的错位熨压作用

根据精密、超精密切削的特点，对ＰＣＤ刀具后刀面的熨压作用进行了分析，提出了错位强度的概念，并通过试验获得了ＰＣＤ刀具后刀面错位熨压的规律。     

超声振动和切削液联合作用下的刀刃非物理锐化

超声辅助切削和切削液的联合使用能减小切削力和降低表面粗糙度,试图说明其机理,目的是为开发精密和超精加工技术打下基础。超声辅助切削和切削液的联合使用,从性质上改变了刀刃施加给工件表面的作用力,包括摩擦力和压力：在无切削液情况下,刀刃切入时,前刀面和后刀面施加给被切削面的摩擦力方向是指向刀刃;在有切削液情况下,刀刃切入时,前刀面和后刀面施加给被切削面的摩擦力方向是背向刀刃。背向刀刃的摩擦力,相对于指向刀刃的摩擦力而言,会导致剪切角增大,等效于更锋利的刀刃所产生的剪切角;切削液的存在使得刀刃施加给工件的力更加集中,等效于圆角半径更小的刀刃所能达到的效果;切削液在刀尖部位的压力分布不利于工件表面产生微裂纹。也就是说,超声辅助切削和切削液的联合使用起到了更锋利即更小圆角半径刀刃所起的效果,称之为非物理锐化。     

制备PCD刀具的关键工序

随着中国汽车工业的高速发展,PCD刀具被广泛应用于以发动机和变速箱为代表的汽车零部件加工。对于PCD刀具,特别是各种高精度、非标准复合PCD刀具,PCD复合片的焊接、PCD刀具的线切割和刃磨等关键工序在很大程度上决定了PCD刀具的加工精度和刀具寿命。本文主要研究了PCD刀具的焊接、线切割和刃磨等关键工序。     

滚切刀具的切削过程

阐明了滚切刀具切削速度的不同定义、内在联系及作用,论述了切屑变形中各种现象和理论,分析了刀具磨损机理。