新型陶瓷刀具加工航空材料时的切削性能及磨损机理

利用ＹＧ８和山东工业大学研制的ＳｉＣ晶须增韧新型陶瓷刀具（ＪＸ—１）对航空高温镍基合金ＧＨ７６１进行了切削试验．结果表明：在相同的切削条件下，ＪＸ—１的刀具耐用度比ＹＧ８高许多．本文还对ＪＸ—１在不同切削条件下的磨损机理进行了研究．     

SiC晶须/颗粒增韧金属陶瓷切削刀具的研究

在TN30金属陶瓷切削刀片中添加SiC晶须/颗粒,采用真空烧结法制备出新型TN30W金属陶瓷复合材料刀具。研究烧结温度对TN30W刀具力学性能的影响,探讨SiC晶须/颗粒的增韧机理。结果表明:TN30W切削刀具在1 450℃烧结时,能获得最佳的综合力学性能,特别是抗弯强度和断裂韧性得到明显提高。     

SiC晶须／颗粒增韧金属陶瓷切削刀具的研究

在TN30金属陶瓷切削刀片中添加SiC晶须／颗粒，采用真空烧结法制备出新型TN30W金属陶瓷复合材料刀具。研究烧结温度对TN30W刀具力学性能的影响，探讨SiC晶须／颗粒的增韧机理。结果表明：TN30W切削刀具在1450℃烧结时，能获得最佳的综合力学性能，特别是抗弯强度和断裂韧性得到明显提高。     

国产碳化硅晶须的特性及其增韧效果

本文观察分析了两种国产ＳｉＣ晶须的表面杂质元素和形貌，得知晶须Ａ表面光滑，其中有少量晶须是弯曲状，晶须Ｂ比较平直，表面粗糙．晶须Ａ中包含有许多堆垛层错（Ｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓ），人字状花纹缺陷（Ｃｈｅｖｒｏｎｄｅｆｅｃｔｓ）和锯齿状缺陷，而晶须Ｂ中仅观察到有堆垛层错．测试了这两种晶须增韧的氧化铝陶瓷刀具材料的性能，并探讨了晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料的机理．     

超声振动切削SiCP/Al复合材料的刀具磨损形态研究

在超声和普通切削方式下对YG6、PCD刀具切削SiCP/Al复合材料时的刀具磨损形态进行了试验研究,试验发现其磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和刀具破损。切削路程较短时,在两种切削方式下YG6前刀面均未见有明显的月牙洼磨损,YG6刀具的后刀面靠近刀尖部位的磨损形态呈倒三角形;而PCD刀具没有发现明显的磨损,但刀尖发生了严重的崩碎现象。     

国产碳化硅晶须的特性及其增韧效果

本文观察分析了两种国产ＳｉＣ晶须的表面杂质元素的形势，得知晶须Ａ表面光滑，其中少量晶须呈弯曲状，晶须Ｂ比较平直，表面粗糙。晶须Ａ中包含有许多堆垛层错，人字状花方缺陷和锯齿缺陷，而晶须Ｂ中仅观察到有堆垛层错，测试了这两晶韧的氧化铝陶瓷刀具材料的性质，并探讨了晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料的机理。     

刀具磨损与动态切削温度关系的探讨

通过试验发现,在车削过程中,动态切削温度随着刀具磨损的增大而上升。当刀具磨损较小时,动态切削温度随刀具磨损上升缓慢,当刀具磨损较大时,动态切削温度随刀具磨损上升速度加快。本文还在理论上对此进行分析。从而证明了动态切削温度可以用于刀具磨损在线监测。     

钛合金TC4的切削温度场分析及刀具磨损研究

在硬质合金刀具切削加工钛合金过程中,刀具磨损是限制刀具寿命的主要因素之一,而切削温度与刀具磨损、加工精度和工件加工表面的完整性密切相关。因此,研究切削过程中的切削温度变化规律及刀具磨损规律有助于提高生产率,降低生产成本。借助Deform-3D有限元软件,对硬质合金刀具切削钛合金过程中的切削温度场及刀具磨损进行了仿真分析,得出了切削速度、进给量、切削深度和刀具前角的动态变化对切削温度的影响规律以及刀具磨损量随切削温度的变化规律,此规律对切削参数的选择和刀具寿命及磨损的研究具有重要的指导作用。     

超声辅助金刚石飞切氧化锆切削力特性及刀具磨损的研究

针对陶瓷硬脆材料难加工特性,结合金刚石飞切与超声辅助加工的优点,提出超声辅助金刚石飞切这一新加工工艺,并将其应用于氧化锆陶瓷超精密切削,取得了较好加工效果。在分析了超声辅助金刚石飞切加工的特点基础上,建立其切削模型及切削力模型,搭建了超声辅助金刚石飞切实验平台,进行了氧化锆超声辅助金刚石飞切切削力试验及刀具磨损试验。通过实验对比,探讨超声辅助加工技术对切削力和刀具磨损的影响,分析金刚石飞切加工过程中切削参数(主轴转速、进给量速度、切削深度)对切削力的影响。结果表明,超声辅助金刚石飞切可明显降低切削力,并有效抑制刀具磨损进程。     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

微小车床刀具磨损检测方法

设计了微小型刀具磨损在位检测装置。基于机器视觉技术,结合微型刀具的几何特征,搭建微刀具刀尖磨损面积检测系统。在磨损刀具单张图像中,基于Facet模型提取刀具亚像素边缘,拟合刀具的主副切削刃,计算刀尖圆弧及未磨损边界,实现刀尖磨损面积测量。用图像作差法对算法进行验证,其检测精度为±1．51×10^-4mm^2。最后,通过测量硬质合金刀具切削45号钢时刃尖磨损面积,为微小车床刀具磨损机理的进一步研究奠定了基础。     

抑制刀具磨损的方法及其效果的判别

本文对抑制刀具磨损的一些方法进行了研究探讨,并在切削过程中采取施加人工电流以及绝缘等方式进行了大量的试验。在试验中采用“一对二”的同刃切削试验法,对抑制刀具磨损的方法进行效果判别,从而得出了抑制刀具磨损的有效途径。     

考虑刀具磨损时的理论切削力

本文在二维切削力模型基础上，不仅考虑了刀具刃口半径，又考虑了刀具后刀面磨损对切削力的影响，对切削力做了较全面的分析，得出了切削力与各主要参数间的关系。这些结果对新刀或旧刀都适用。而且发现，著名的Merchant模型仅是本文在不考虑刀具磨损和刃口半径情况下的一个特例。     

车削时刀具磨损对切削力的影响

本文对刀具月牙洼磨损影响切削力的规律作了进一步的探讨。提出并通过试验验证了利用刀具整个后刀面磨损带上的平均宽度值■作为参量来研究刀具磨损与切削力之间关系的合理性。     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。     

模具钢Cr12MoV精密硬态切削过程刀具磨损

模具钢Cr12Mo V硬态切削过程中,工件材料的高硬度导致了刀具在切削过程中受到剧烈的热力耦合作用,刀具的磨损机制也明显不同于常规的切削过程.本研究以PCBN刀具精密硬态切削模具钢Cr12Mo V过程为对象,分析了刀具前刀面和后刀面的磨损规律,通过元素变化分析得到刀具不同位置的磨损机制;通过揭示不同切削速度和进给量下的刀具磨损规律为合理选择切削参数提供理论依据;研究揭示了切削合力和切削三分力受刀具磨损量的影响机制;通过建立磨损刀具的几何模型,采用有限元仿真软件Deform对不同刀具磨损量下的切削过程进行了仿真分析,得到了刀具磨损对切削温度场的影响机制.     

金刚石刀具晶面选择对切削过程及耐用度影响

超精密切削时,因所用的单晶金刚石刀具具有各向异性,故金刚石刀具晶面选择对切削过程、刀具的切削性能和耐用度有很大影响。本文从刀具与工件间的摩擦系数、刀具磨损及微观强调几个方面研究了金刚石刀具晶面选择对切削过程及刀具使用性能的影响。研究结果表明,金刚石和工件间的摩擦系数存在明显的各向异性,沿不同晶面、不同晶向上的摩擦系数相差很大。由于刀具的不同晶面、不同晶向的摩擦系数的差别。造成切削变形和刀具耐用度的     

刀具后刀面磨损量对切削力的影响

本文从动力学角度分析了车削过程中刀具后刀面磨损量对切削力的影响,得出切削力动态成分与刀具后刀面磨损量之间的关系。证实了用动态切削力监测刀具磨损的可行性。     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.