切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌影响

为了明确切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌的影响规律,开展了不同切削速度下某新型易切钢的切削试验,研究切屑形态和已加工表面形貌并分析其产生原因。结果表明：宏观上,在切削速度大于150 m/min时,该易切削钢切屑以短管螺旋状为主,当切削速度小于150 m/min时,切屑以发条状和破断弧形为主,形成锯齿形切屑的临界切削速度大约在200 m/min;切削速度影响切屑底面形貌,在低速切削时,切屑底面较多大小不一的撕裂状凹坑、沟槽,当切削速度增大至200 m/min 时,能够形成表面较光滑的切屑底面;低速切削该易切削钢时,工件表面粗糙度较大,3D形貌显示波峰高度、波谷深度也均较大,随着切削速度的增加,粗糙度减小,3D形貌亦趋于平缓。     

TC4铣削切屑形态与表面形貌特征

目的 对TC4铣削过程中锯齿状切屑的形成与对应产生的加工表面形貌特征进行研究,掌握钛合金TC4高速铣削加工切屑形态随铣削速度的变化规律,从而提高加工表面质量和效率。方法 基于有限元软件,建立钛合金TC4二维变厚度切削模型,通过仿真和铣削试验分析铣削速度对切屑形态的影响规律。利用超景深显微镜和PS50表面轮廓仪对TC4铣削过程中形成的切屑形态及工件加工表面形貌进行观测和分析,确定铣削加工TC4过程中铣削速度与切屑形态、工件表面形貌和表面粗糙度之间的关系。结果 铣削试验验证得出铣削力仿真值与试验值最大误差为9.86%,验证了二维变厚度切削模型的准确性。随着铣削速度从40 m/min增大到120 m/min,切屑形态由带状转变为锯齿状,且铣削力逐渐减小。同时,铣削速度由80 m/min增大到240 m/min时,切屑的锯齿化系数和剪切带内的剪切角均增大,而剪切带间距减小,TC4加工表面波纹加深、波纹间距变宽,并且伴随有大量韧窝出现,导致表面粗糙度值增大。结论 掌握锯齿状切屑几何特征与工件表面形貌随铣削速度的变化规律,以便在铣削加工TC4过程中对锯齿状切屑进行控制,对于提高工件加工表面质量和加...     

PCBN刀具高速切削钛合金TC4切屑形态研究

试验设计多组切削用量,采用正交试验方法,对不同切削用量参数下,PCBN刀具切削钛合金TC4的切屑形态进行研究,同时对PCBN刀具车削钛合金TC4进行二维有限元仿真,从理论上对锯齿化切屑形成原因进行分析。试验结果表明,PCBN刀具切削钛合金TC4产生的切屑存在锯齿状切屑、长条形带状切屑和弯曲旋状切屑;切削用量对切屑锯齿化存在较大的影响,表现为较小的切削用量条件下形成锯齿状切屑,随着切削用量参数变大,切屑呈现长条带状和弯曲旋状切屑;试验从周期性断裂理论和切削温度角度对切屑形态进行了分析讨论,并得到当PCBN刀具在高速下切削钛合金TC4材料时,形成的切屑并不均是锯齿状的结论。     

加工长切屑材料的硬质合金钻头

日本特殊陶业公司的新产品，主要用于小型自动车床上小型零件的扩槽加工，小槽扩宽加工的难点是排屑问题和保证槽底面的粗糙度。GTMH32 VT刀片可在V=75m／min，f=0．05mm／r条件下，取得良好的加工效果。该刀片已系列化，加工范围包括碳钢、不锈钢、合金钢、非铁金属材料的各种小型零件，有效加工深度为0．25～2．7mm，根据不同材料，进给量大致在0．01～0．10mm／r之间。     

切削速度对锯齿形切屑形成的影响规律

为研究TC4切削加工过程中切削速度对锯齿形切屑破坏程度的影响,对TC4进行单因素切削试验,分析TC4的动态行为,并进行有限元仿真,进一步探究锯齿形切屑影响因素以及切屑与切削速度之间的联系。结果表明：在TC4切削过程中,随着切削速度的提高,切屑的锯齿状越来越明显;通过数值计算得出,TC4的能量势垒随着切削速度增大而降低,而绝热剪切带内部应力、应变随着切削速度提高而增大,切削速度越高越容易形成锯齿形切屑。     

切削速度对钛合金（TC4）干车削行为的试验研究

采用细晶硬质合金刀具(YG6X)对钛合金(TC4)进行干车削试验,将光学仪(OM)、工具显微镜(XGJ-1)、扫描电子显微镜(S-3400N)、测力仪(YDC-Ⅲ89B)及表面粗糙度仪(TR100)分别用于切屑与刀具磨损的宏微观、切削力以及表面粗糙度的检测。结果表明:随着切削速度的增大,切屑由带状向锯齿状演化,切削力呈降低趋势,后刀面磨损缓慢增加,表面粗糙度下降,其根本原因是钛合金固有的低导热系数和弹性模量及高化学活性。     

TC4盘铣开槽加工表面形貌与表层组织研究

因为盘铣具有切削力大和切削效率高的优点, 其已广泛应用于加工领域,特别对于难加工材料钛合金来说。但是关于盘铣切削加工机理方面的研究却相对较少。在本文的研究中,首先设计盘铣开槽实验以测量盘铣切削钛合金时的切削力和切削温度。然后,以切削力和切削温度实验为基础,分析不同切削条件下的表面粗糙度、表面形貌、残余应力、显微组织和显微硬度。实验结果表明：铣削表面中心处的粗糙度值小于边缘处,粗糙度值随着主轴转速的增加而减小,随着切削深度和进给速度的增加而增大。在铣削表面中心处容易出现凹陷,在铣削表面边缘处容易出现裂纹。铣削表面和次表面均出现残余压应力,随着深度的增加,残余压应力逐渐减小为零。在切削力的作用下,晶粒沿进给方向发生明显的拉伸变形,α相从初始等轴态拉伸为长片状。随着切削温度的升高,塑性变形区的金相结构发生改变,当切削温度达到β相转变温度时,金相结构从初始等轴态转变为全片层组织。热力耦合作用使得已加工表面和次表面硬度值升高。     

电火花加工表面形貌的分形研究

利用分形理论,采用一种新的分形维数计算方法,得出电火花加工表面的二维分形维数。研究了电火花表面的磨损分形行为,从而为预测和提高模具寿命提供了依据。     

表面形貌和润湿性对钛合金摩擦学性能的影响

为提高钛合金的摩擦学性能,采用激光加工技术在Ti6Al4V合金表面分别构建间距为100和300μm的网格和点阵微结构,将SiO_2纳米粒子涂覆在微结构上制备微纳结构。用接触角测量仪测量试样的表面接触角和滚动角;用LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜进行表面形貌和磨痕表征,采用多功能摩擦磨损试验机(UMT)进行摩擦学性能测试。结果表明,具有微结构的表面是符合Wenzel状态的疏水表面,涂覆SiO_2具有微纳结构的表面是符合Cassie状态的超疏水表面。微结构间距100μm的表面的疏水性强于300μm,网格表面疏水性强于点阵。随表面疏水性能的增强,磨痕深度变浅。在50 m N载荷条件下,涂覆SiO_2表面的摩擦系数约为激光加工表面的0.6倍,网格表面的摩擦系数约为点阵的0.8倍。在5 N载荷条件下,涂覆SiO_2减小摩擦系数曲线的波动性。     

电火花加工表面形貌的分形研究

利用分形理论 ,采用一种新的分形维数计算方法 ,得出电火花加工表面的二维分形维数。研究了电火花表面的磨损分形行为 ,从而为预测和提高模具寿命提供了依据     

车削速度对GH4169加工表面完整性的影响

加工表面完整性对材料的服役性能有着重要的作用。使用陶瓷刀具,对高温合金GH4169进行车削加工,分析不同车削速度对表面完整性各特征参量的影响,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪和XRD等仪器对表面微观结构、显微硬度和残余应力进行观测。结果表明:表面粗糙度随切削速度的增大而减小;加工表层存在滑移,且有明显的加工硬化现象,表层显微硬度随着车削速度的增大呈现增大趋势;轴向表面残余应力均为拉应力,且随着车削速度的增大拉应力先增大后减小,原因在于当速度增大至一定程度时,热量短时间内无法传递到工件内部,导致热效应的作用效果减弱。     

切削刃数量对球墨铸铁铣削性能及表面形貌特征的影响

目的 提高球墨铸铁铣削表面质量和刀具寿命。方法 通过刀具轨迹计算和切削试验,研究球墨铸铁平面铣削过程中切削刃数量对切削性能、刀具磨损和表面形貌特征的影响,并用分形维数和表面粗糙度共同表征表面形貌。结果 刀具轨迹分析表明,由于铣削过程中,刀具切削方向和进给方向间的夹角不断变化,铣削表面不同位置和方向的表面形貌存在差异,进而导致表面粗糙度存在较明显的差异。通过铣削试验研究切削刃数量对铣削表面不同位置和方向的几何特征的影响规律发现,随着切削刃数量的成倍增加,切削力显著增加,同时刀具磨损量降低了36.5%,表面粗糙度值降低了39.2%,表面轮廓分形维数值增加了4.8%。结论 增加切削刃数量可以使每齿切削力和刀具磨损均显著减小,刀具寿命显著增加,同时表面粗糙度减小,分形维数增大,即切削刃数量的增加使表面质量更好,表面轮廓结构更复杂。     

工艺参数对TC4钛合金电解加工速率及加工质量的影响

目的 研究工艺参数对TC4钛合金电解加工速率及加工质量的影响。方法 采用三因素三水平的正交试验方法,通过实验研究了频率、占空比及加工间隙对加工速度及加工质量的影响规律,对正交试验结果进行了F检验,对加工参数的显著性进行了分析。采用激光共聚焦显微镜表征工件表面形貌及测量工件表面粗糙度。建立了电解液内流场数值仿真模型,获得了电解加工过程中加工区域电解液流动的规律。结果 本研究中电解加工频率及加工间隙对电解加工材料去除量的影响显著,占空比对材料去除量的影响不显著,在加工间隙为0.2 mm、加工频率为100 Hz的条件下,材料去除量最大,为0.261 g,表面粗糙度最低,为0.484 μm。降低加工间隙或提高加工频率,均有利于提高材料去除量,降低工件表面粗糙度。电解加工区域内的电解液流速分布规律与电解加工区域加工深度具有较好的一致性。结论 电解加工频率及加工间隙对电解加工速率及电解加工质量均有较大的影响,在实际加工过程中,应减小加工间隙,提高加工频率,以提高电解加工速率,降低加工表面粗糙度。加工区域内,电解液流速分布的均匀性对工件加工表面的均一性有一定影响,应合理设计夹具,以提高加工区域内电解液流速均匀性,从而提升加工表面均一性。     

切削速度对微织构刀具切削力的影响

目的 研究微织构刀具在不同切削速度下切削力的变化规律,从而改善刀具的切削性能。方法 利用激光技术在PCBN刀具前刀面进行微织构处理,加工微槽宽度分别为30、40 μm的垂直微槽和平行微槽,并选择60、72、85 m/min三种不同的切削速度,分别用微织构PCBN刀具干式切削AISI 52100材料,使用测力仪收集切削过程产生的主切削力、径向力和轴向力。结合有限元仿真技术,设置与实际切削试验相同的切削用量、微织构刀具材料和工件材料等切削条件,从刀具表面应力角度分析微织构刀具在不同切削速度下的切削力变化,并与切削试验结果进行对比。结果 在不同的切削速度条件下,不同微织构刀具产生的切削力受切削速度的影响程度不同。30 μm垂直微槽和40 μm平行微槽PCBN刀具在较高的切削速度下均能取得较小的切削力,切削速度的变化对主切削力、径向力和轴向力的影响均较大。结论 随着切削速度的增大,垂直微槽和平行微槽可有效减小主切削力和径向力。在相同的切削速度下,垂直微槽比与平行微槽更有利于获得较小的切削力。试验结果对微织构PCBN刀具切削淬硬钢材料奠定了基础。     

刀具断屑槽对切削过程影响的数值模拟

本文通过有限元法模拟切削过程,对硬质合金刀片断屑槽在切削过程中的影响做了研究。结果表明采用平滑的槽型曲面有利于降低主切削力;断屑槽能够降低轴向力和径向力,进而可以帮助提高加工精度和工件的表面质量。切削过程中,有断屑槽的刀片表面等温线分布集中,而没有断屑槽的刀片表面有多个最高温度区域且温度更高,不利于刀片的使用寿命。另外,有断屑槽的刀片所产生切屑的有效应力、有效应变更大,更适合于加工塑性好的材料。     

硬质合金刀具干式切削淬硬钢的表面完整性研究

在数控车床上进行了干式硬态切削淬硬钢，研究了切削条件对已加工表面完整性的影响？研究表明：切削过程中0和切削热对已加工表面形貌起着至关重要的影响作用；硬化层沿整个已加工表面均匀地分布，使硬度得到提高；在一定的切削条件下可以增加表面所形成的残余压应力。研究结论有助于推进硬态干式切削，有利于提高已加工表面的完整性。     

石墨烯纳米流体加工Ti-6Al-4V合金的黏着磨损、表面粗糙度和切削力

提出了一种基于石墨烯纳米颗粒分散在菜籽油中的切削液为加工区域提供润滑/冷却的新加工方式,确定了该纳米流体对刀具切屑粘附层的影响。与干切削相比,使用菜籽油+石墨烯加工后的刀面和前刀面的切屑粘附层厚度分别降低了38.8%和28.8%,切削力降低51.4%,工件表面粗糙度降低50.1%。石墨烯较高的导热系数可以降低切割区域的温度。此外,石墨烯可以渗透到刀具与工件之间的接触区域,有效地保护了刀具的涂层材料,减少了粘附在工件表面的切屑,并且填充了工件表面形成的凹坑,从而提升了表面质量。     

切削参数对P20模具钢的表面粗糙度影响

该研究利用TiN、TiAlN、TiN/Al2 O3/TiCN等三种刀具对P20预硬型模具钢进行铣削实验,探讨不同刀具在各种铣削工艺参数时以及刀具磨损对工件表面粗糙度的影响。结果表明：用涂层刀具高速切削P20模具钢,工件表面粗糙度随着切削速度的增加而显著下降;刀具的进给量存在一个临界值,当进给量f大于此临界值时,表面粗糙度会随着进给量的增加而急剧上升;在中、高速度切削P20钢时,对表面粗糙度影响最大的是进给量f,其次是进给速度ν,刀具的切削深度ap 的影响最小;涂层刀具在正常磨损范围内,工件表面的粗糙度Ra随着刀具磨损量VB值的变化幅度很小。