波形刃铣刀片的开发及其铣削力数学模型

在研究铣削机理和试验研究的基础上,开发了一种新型三维槽型铣刀片─—波形刃铣刀片,并在直线刃铣刀片(含大前角铣刀片)铣削力模型的基础上,建立了波形刃铣刀片铣削力模型,同时编制了计算机程序进行预测,为开发设计优选铣刀片槽型提供了理论依据。     

可转位波形刃铣刀片的铣削力试验研究

研究了可转位波形刃铣刀片的铣削机理,在相同条件下分别采用波形刃铣刀片和直线刃铣刀片对45钢进行了铣削试验。试验发现:波形刃铣刀片的铣削力比直线刃铣刀片低10%-20%。随后,采用正交试验研究切削参数对波形刃铣刀片铣削力的影响规律,利用线性回归法得到铣削力经验公式,通过极差分析法得出各试验参数对铣削力的影响程度,即每齿进给量对波形刃铣刀片铣削力的影响最大,其次为轴向切深和径向切深,最后是铣削速度,得出铣削力最小时所对应的切削参数,为波形刃铣刀片的高效使用提供了依据。     

三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。     

铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

波形刃铣刀片温度场的试验研究

利用大型软件ANSYS对波形刃铣刀片及平前刀面铣刀片进行了有限元分析,并应用模糊数学理论对其温度场进行了模糊综合评判,预测了三维复杂槽型波形刃铣刀片的优越性能;通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的铣削试验,对采集数据应用Matlab软件进行处理,得到前刀面刀—屑接触区平均温度与时间关系的试验方程,对比分析也证明了波形刃铣刀片的优越性。     

波形刃铣刀片温度场边界条件的研究

通过传热学、流体力学、切削理论的综合运用对波形刃铣刀片温度场边界条件进行了研究。采用相似原理对面铣加工过程中波形刃铣刀片表面的对流换热系数进行了分析 ,得出了对应的计算公式 ;结合铣削温度试验 ,推导出了前刀面刀—屑接触面输入的热流密度的函数表达式。给出了波形刃铣刀片温度场有限元分析的边界条件 ,为进一步研究铣刀片的粘结破损和槽型优选提供了理论依据。     

加工碳素结构钢的三维复杂槽型铣刀片冲击破损实验研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对碳素结构45钢的面铣加工进行了刀片冲击破损的实验研究。首先进行铣刀片三维应力场有限元分析及模糊综合评判,预测出波形刃铣刀片的抗冲击破损性能优良：其次,通过试验揭示不同铣刀片冲击破损失效形式的差异;通过大量、系统的冲击破损试验,建立冲击破损寿命累积分布函数数学模型,证明波形刃铣刀片的抗冲击破损性能优良。上述研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题及槽型优选技术的研究提供了理论与试验基础。     

三维槽型铣刀片铣削力试验及应力场研究

用改进后的铣削力测量装置进行了不同槽型的铣刀片铣削力试验。基于铣削试验结果,通过机床坐标系与刀体坐标系统的转换,确立了铣刀片应力场有限元分析的载荷边晃条件。利用ANSYS软件,进行了自主研发的三维槽型铣刀片和平刀面铣刀片的应力场有限元分析。有限元分析及试验结果均表明,三维槽型铣刀片的应力场及抗破损能力均好于平前刀面铣刀片。     

三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的波形刃（前刀面为波形曲面）铣刀片,进行三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究。在已建立的铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及刀一屑接触面积的试验,建立三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;对表面受力密度函数进行定量分析计算,编制计算程序对表面受力密度函数分布模型进行三维图形表示,从而分析其分布规律,为铣刀片应力场分析及槽型优选的研究打下理论基础。     

产品之窗

大前角与波形刃铣刀片大前角与波形刃铣刀片是工具行业产、学、研、用相结合共同研制的新产品 ,是目前国内唯一研制成功的用于铣削刀具的大前角与波形刃刀片。(1)带刃倾角的大前角铣刀片该刀片采用 18°正前角、11°后角、5°刃倾角 ,是一种右切削铣刀片 ,有四个小平台并带有断屑槽。小平台加强刀尖强度 ,断屑槽控制切屑的卷曲和流向。该刀片适合加工不锈钢等难加工材料。(2 )波形刃正前角铣刀片该刀片的四个切削刃呈波浪形 ,刀尖处圆弧过渡 ,修光刃有倒棱。该刀片最大特点是 :切削时 ,波形刃起力的平衡作用 ,切削力的合力较小 ,消耗功率少…     

基于应力场分析的铣刀片冲击破损目标函数研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小冲击破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受力密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的应力场有限元分析,应用模糊数学理论对应力场进行模糊综合评判,建立应力场模糊评判结果与冲击破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。本研究为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片切入过程应力状态的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃铣刀片（前刀面为波形曲面）为例,针对刀具切入破损问题,确定了切入瞬问冲击载荷的分布与作用力方向;应用弹性力学方法,对三维复杂槽型铣刀片进行了应力状态分析,并讨论了其应力分布规律。理论分析结果与铣刀片应力场分析结果吻合较好。研究结果为解决自动化生产中刀具破损问题及槽型优化技术研究打下了理论基础。     

耐热钢加工铣刀片粘结破损目标函数的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小粘结破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受热密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的温度场有限元分析,应用模糊数学理论对温度场进行模糊综合评判,建立温度场模糊评判结果与粘结破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。上述研究成果为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题的研究打下理论基础。     

前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁性能的影响

通过切削力、磨损和冲击切削试验,研究了前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁切削性能的影响。试验结果显示,刀具的第一前角对切削力的影响最大;在10°~15°范围内,刀具前角越大,切削力越低;棱带宽度大的刀片具有更加优异的耐磨损性能;具有正刃倾角的刀片显示出更优异的耐冲击性能。     

Edge chipping mechanism and failure time prediction on carbide cemented tool during drilling of CFRP/Ti stack

To investigate the edge chipping during drilling of the CFRP/Ti stack with carbide cemented tools, a drilling experiment was carried out and a tool failure model was proposed. Thrust force, drilling temperature, and tool wear were analyzed. A tool stressing model and a tool failure model of edge chipping were constructed respectively. On the basis of these, the prediction model on the edge chipping was established to forecast the failure time. Drilling temperature, Vickers hardness, and cutting speed were considered during the prediction model building. The results demonstrate that adhesive wear has a great influence on the edge chipping. The damage of adhesive wear for tool rake face leads to the load variation on rake face and the initial crack. Under the action of shear stress, the crack starts at rake face and then expands to the flank face, resulting in tool edge chipping. The affinity interaction (between titanium alloy with carbide cemented) and the thermal residual stress are two critical factors for tool edge chipping. Tear easily occurs inside the binding phase or at the boundary between hard phase and binder phase. As the drilling temperature increases, the hardness of the carbide cemented will gradually decrease. The prediction result of failure time is similar to the experimental result, and the effectiveness of the prediction model is verified.     

不同槽型铣刀片铣削过程振动分析

机械加工中工艺系统的振动破坏了零件的加工精度。刀具与工件之间的冲击力是引起振动的主要原因之一。通过对带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片与平前刀面铣刀片铣削力和铣削振动的对比试验、铣削力的有限元数值模拟,表明带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片铣削力小,铣削过程中引起工艺系统的振动较平稳。可以断言,优化刀具的结构与几何参数可有效地减小铣削过程的振动现象。