超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

介绍了采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损,前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃.超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性.刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工.     

钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究

难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明：合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。     

高速铣削69111不锈钢的硬质合金刀具磨损机理研究

使用硬质合金刀具进行69111不锈钢的高速干铣削试验.通过采用电子扫描显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌和能谱分析仪(EDS)分析磨损表面及磨损边缘处的元素分布,对刀具的前、后刀面的主要磨损机理进行了分析.研究结果表明:使用硬质合金刀具高速干铣削69111不锈钢时,刀具的前、后刀面的主要磨损机理均为粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损;并且由于铣削过程中,刀具前刀面的铣削温度明显高于后刀面的铣削温度,导致前刀面的磨损程度较后刀面严重.     

超声振动精密铣削钛基复合材料试验研究

采用单因素法制定试验方案,对原位合成法制备的钛基复合材料用PCD铣刀在超声振动和普通铣削工况下进行高速铣削试验,通过铣削力、表面微观形貌及粗糙度、刀具磨损形态和机理研究该材料的加工特性。结果表明：超声振动铣削可以显著减小三向铣削力,原因是超声振动提高了系统的刚度。试验方案中存在着最佳铣削速度,在最佳铣削速度切削时会产生较小的切削力、适合的切削温度,有利于增强相被PCD刀具直接切断、晶须原位压入或向切削方向发生转动,从而在加工表面上明显减少微细划痕、犁沟、微孔洞、基体撕裂或熔融堆积等缺陷,获得纳米级的加工表面。PCD刀具前后刀面都没有月牙洼磨损产生,而是以犁沟状的磨损形态为主,机理是磨料磨损。     

铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究

采用未涂层和CVD金刚石薄膜涂层两种硬质合金铣刀,对碳纤维复合材料进行铣削试验,使用3D激光扫描镜对刀具磨损形貌和磨损量进行测量,分析了刀具的磨损机理和切削用量对刀具磨损的影响。试验结果表明：后刀面磨损是两种刀具的主要磨损形式,磨损机理为磨料磨损,未涂层硬质合金铣刀同时存在着刀具破损现象;切削速率和背吃刀量对刀具后刀面的磨损影响较为显著;未涂层与CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀相比较,后刀面的磨损量保持在2．3—3．8倍之间,从刀具的耐磨性考虑,CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀可以用于碳纤维复合材料的生产加工。     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

难加工材料铣削加工中刀具温度场的计算与试验

本文应用高速钢组织结构法对铣削加工时刀具温度场的分布进行了试验研究。并使用有限差分的方法对铣削加工区的三元非稳定的温度场进行了计算,在计算中对其边值条件的确定、差分格式的选用以及解的稳定性等问题进行了讨论。在选用适当的边值条件后,试验结果能够与计算结果较好地吻合。本研究揭示了在难加工材料的铣削加工中,刀具的后刀面貌类似于前刀面上的月牙形的温度分布,而且随着后刀面磨损带的扩大,这种后刀面的月牙形温度分布趋于更加明显。它也是造铣削难加工材料时后刀面磨损的主要原因。本研究对切削参数的选择、刀具的设计及加工表面质量的控制有一定的指导意义。     

高速铣削时刀夹联体振动特性影响后刀面磨损机理

通过对主轴-刀夹-刀具联体的振动特性及切削过程分析,研究高速铣削时后刀面机械振动磨损的机理.采用试验模态分析方法, 获得刀夹联体的振动特性参数.分析刀尖的振动轨迹曲线以及有效切削后角随时间的变化规律,找出振动特性参数与后刀面磨损的关系.进行刀夹联体的振动特性参数影响后刀面磨损的切削试验.试验结果证明:在高速铣削硬钢材料时,刀夹联体的模态阻尼比和固有频率的乘积值越大,动刚度越高,后刀面振动磨损程度就越轻.     

不同刀具硬铣削3Cr13Cu不锈钢的切屑形态及磨损性能

采用金属陶瓷刀具和硬质合金涂层刀具对硬度为44 HRC的淬硬3Cr13Cu不锈钢进行了铣削试验,研究了两种刀具在不同的切削速度下铣削时形成的切屑形态和刀具前后刀面的磨损情况。结果表明:切屑形态受刀具导热性能的影响,金属陶瓷刀具导热系数小,所以易于形成锯齿形切屑;锯齿形切屑的形成对金属陶瓷刀具磨损有较为明显的加速作用,锯齿间距越小金属陶瓷刀具前刀面磨损面积越大,而对硬质合金刀具的磨损影响较小;同一铣削距离,金属陶瓷刀具的后刀面磨损随着切削速度的增加而增大,而对于硬质合金涂层刀具,后刀面磨损量随着切削速度的增加先减小后增大。     

高速铣削高强度钢时涂层刀具磨损及对工件表面温度的影响

使用涂层硬质合金刀具对AF1410高强度钢进行长时间高速铣削试验,研究高速铣削高强度钢时的刀具磨损及其对已加工表面温度的影响。结果表明：CVD TiCrN+Al₂O₃+TiN涂层硬质合金刀具能够长时间对AF1410高强度钢进行稳定铣削,切削过程中,刀具磨损以后刀面的正常磨损为主,前刀面磨损量较小;工件已加工表面温度较低,随刀具磨损的增加而略有增加,刀具切出点温度的升高速率受到刀具磨损速率影响。