单晶金刚石刀具切削有色金属磨损机理研究

研究单晶金刚石刀具切削有色金属的磨损机理,分析切削过程影响加工工件表面粗糙度的影响因素和切削速度、进给量、背吃刀量等因素对积屑瘤生成的影响,以及积屑瘤对刀具切削力的影响。给出了切削过程中刀具与工件接触区温度和压力过高,导致金刚石刀具刃口发生石墨化、溶解、崩刃等磨损破损。前后刀面磨损、崩刃是金刚石刀具磨损主要形态。金刚石刀具磨损是微观磨损的不断积累,其磨损程度与磨损速度取决于金刚石碳原子在有色金属或在其它非金属材料原子中的溶解率。     

基于DEFORM刀具磨损有限元仿真分析

在大多数情况下,提高切削参数比增加刀具寿命更利于获得高利润,但优化后的切削参数往往忽略刀具磨损的影响。以制动盘为切削载体,以DEFORM为仿真平台,建立切削仿真模型,研究了优化后的切削参数对刀具磨损影响,仿真结果与实际切削过程一致,验证了仿真的有效性,从而为研究者提供了一种选择合理优化参数的方法。     

车削氧化铝陶瓷刀具磨损有限元仿真研究

基于修正的Johnson-Cook本构模型,在DEFORM中进行氧化铝陶瓷的切削仿真,分析了切削速度、切削深度及切削路程对刀具磨损量的影响。研究结果表明,刀具的最大磨损深度随切削速度的增大而减小、随切削深度的增加而增加。磨损深度随切削路程变化的仿真结果表明,切削过程中的刀具磨损可分为3个阶段,即初期磨损阶段,正常磨损阶段及急剧磨损阶段。     

绿色加工中刀具磨损对表面粗糙度影响的研究

在切削镍基高温合金材料过程中,由于不稳定因素造成已加工表面粗糙度很难控制,尤其是刀具磨损直接影响着表面粗糙度。通过对冷风油雾、冷风和常温油雾等不同冷却切削条件下刀具磨损和工件表面粗糙度微观形貌的实验,研究了高速切削镍基高温合金材料时,在不同冷却切削条件下刀具磨损对工件表面粗糙度的影响,揭示了用冷风高速切削提高表面加工质量的规律。     

PCBN刀具磨损对切削过程影响的有限元仿真研究

在实际切削加工中,随着切削的进行,刀具的磨损会越来越严重,这种磨损会严重影响切削过程,对切削力、切削温度等影响极大。本文通过有限元仿真软件ABAQUS模拟了不同磨损程度的PCBN刀具切削高强度钢Cr12Mo V的过程,揭示出了刀具磨损量对切削过程的影响规律,并通过试验进行了验证。     

车削GH4169镍基高温合金的刀具磨损率仿真及实验研究

为解决切削高温合金材料刀具磨损问题，需要更深层次地探究刀具磨损性能。基于Archard刀具磨损理论，提出以粘结磨损为主的磨损率公式，利用Deform三维仿真软件建立刀具磨损模型，通过仿真数据计算在不同切削参数下的刀具磨损率，并通过试验验证该模型的准确性。结果发现，车削GH4169镍基高温合金时经历了初期磨损阶段(0～154μm),正常磨损阶段(154～254μm)以及急剧磨损阶段(254～301μm)三个刀具磨损阶段；利用该模型计算得到的仿真刀具磨损率相较于试验值，准确率达80%以上，但整体而言试验值偏大；刀具磨损率影响程度由大到小依次是进给量>切削速度>切削深度，并通过试验验证此规律的准确性。     

硬质合金刀具切削各向同性热解石墨磨损机理

针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用硬质合金刀具进行了切削加工试验,研究了切削过程中硬质合金刀具的磨损形式、磨损过程以及刀具磨损对表面加工质量的影响。通过对试验结果的研究分析表明:硬质合金刀具磨损形式为后刀面磨损以及切削刃崩刃破损,刀具磨损机理为磨粒磨损。刀具的有效切削距离仅为250m左右,已加工表面分布着形状和深度大小不一的凹坑,表面加工质量差,硬质合金刀具作为各向同性热解石墨的切削刀具具有一定的局限性。     

基于ABAUQS仿真的涂层刀具切削奥氏体不锈钢刀具破损机理研究

利用ABAQUS软件对切削过程进行仿真,探究了涂层刀具切削奥氏体不锈钢时刀具的磨损机理,并结合实际切削试验进行对比。仿真结果表明,切削过程中刀尖附近所受应力最大,且随着切削速度的增加,刀尖处应力值急剧增大,这与实际切削过程中刀具破损形态是刀尖破损相吻合;同时,随着切削速度的增加,刀具出现刀尖破损的时间缩短,这也间接验证了仿真中刀尖应力值与切削速度呈正相关。上述结论验证了利用ABAUQS软件对涂层刀具切削奥氏体不锈钢过程进行仿真是合理可行的。     

纳米切削工艺中刀具原子尺度磨损机理的分子动力学分析

为研究刀具磨损的微观机理,以单晶铝为例,采用分子动力学方法对纳米切削中刀具失效的原子级物理本质进行研究。模拟结果显示,随着切削深度的增加,能够形成化学键的配对原子数也急剧增加,导致刀具的扩散磨损加剧;晶体的各向异性对刀具扩散磨损影响很小,说明扩散磨损主要是一种化学过程;扩散磨损生成的积屑瘤代替刀具进行切削,使得超精密加工的表面质量恶化,切削区域温度上升,进一步加剧扩散磨损过程。     

高速切削刀具磨损寿命的研究

分析了高速切削时刀具的磨损形态 ,综述了各种高速切削刀具材料 (包括陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具 )高速切削时的磨损机理 ,讨论了高速切削铸铁、淬硬钢和镍基合金时刀具的磨损寿命。     

PCBN刀具高速切削镍基高温合金切削力及刀具磨损试验研究

高速切削加工过程中切削参数的选择对刀具切削性能具有较大的影响。镍基高温合金因在高温条件下仍具有较高的抗疲劳强度、屈服强度、抗拉强度等特点,被广泛应用于航空航天、船舶、核电等行业。但是镍基高温合金的切削加工性能差,主要表现在切削力大、切削温度高、刀具磨损现象严重等方面。本文从切削速度、进给量、切削深度等切削参数对切削力的影响进行研究,同时对PCBN刀具磨损形貌进行分析。采用PCBN刀具进行高温合金车削试验,得到PCBN刀具切削高温合金GH4169时切削参数对切削力的影响规律,并探讨不同刀具磨损形貌产生的原因,为高温合金高速切削加工参数制定及工艺优化提供一定参考。     

不同涂层刀具切削淬硬H13钢加工性能研究

为了研究不同涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了多层Ti化合物涂层、TiAlN涂层以及MTTiCN厚Al_2O_3TiN涂层材料刀具车削加工淬硬H13钢试验,分析了不同的涂层材料刀具与切削力、切削温度、涂层刀具磨损以及刀具寿命的关系。研究得出:多层Ti化合物涂层刀具受到三个方向的力都大于其它两种涂层的刀具,而且切削温度最高;用TiAlN涂层刀具切削时温度最低;切削过程中三种刀具后刀面磨损程度不同,发现多层Ti化合物涂层刀具磨损最为严重,寿命最短;MT-TiCN厚Al_2O_3Ti N涂层材料刀具比多层Ti化合物涂层刀具寿命长30%;TiAlN涂层刀具的切削寿命最长比多层Ti化合物涂层刀具寿命长45%。     

氧化锆生物陶瓷铣削的刀具磨损

为了研究完全烧结氧化锆陶瓷铣削过程中金刚石刀具的磨损及其对切削过程的影响,进行了氧化锆铣削实验。分析了刀具磨损带的扩展过程以及切削力随刀具磨损过程的变化规律。通过观测切削表面微观形貌随刀具磨损过程的演变,对刀具磨损与切削模式之间的关系进行了探讨,最后揭示了刀具磨损机理。研究结果表明：铣削氧化锆陶瓷时刀具磨损随切削过程从刃口扩展到后刀面,同时切削模式从延脆混合去除转变为完全脆性去除,刀具磨损模式是崩刃、剥落及石墨化磨损。     

车削Inconel 718时涂层硬质合金刀具自组织过程

根据不可逆热力学的非平衡态下结构稳定与失效原理,当系统熵产生数达到一定值时,系统将会出现"行为临界点"。越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支,形成稳定的有序的自组织结构。采用硬质合金刀具对镍基合金Inconel 718进行了车削试验,分析了不同切削条件下形成积屑瘤、切屑流动带、氧化层和粘结层的磨损机理。通过热力学刀具磨损自组织原理,对金属切削工程中刀具的摩擦、磨损进行研究。研究结果表明高速切削镍基高温合金Inconel 718的过程中,积屑瘤、切屑流动带、氧化层和粘结层是刀具形成新的有序的自组织结构的体现。试验和理论分析证实,高速切削镍基高温合金Inconel 718过程中刀具的磨损过程就是非平衡态热力学结构稳定与失效的演变过程。     

基于“差分”磨损模型的车削刀具磨损仿真预测研究

研究表明,切削过程中的刀具磨损与刀面温度、刀/屑和刀/工界面的接触压力及相对滑动速度等切削过程变量有关,借助于有限元分析法可对这些切削过程变量进行仿真预测。基于“差分”磨损模型,提出了一种对切削过程中刀具轮廓磨损变化的预测方法,以硬质合金刀具切削AISI1045材料为例,介绍了该方法的原理和实施步骤,并对刀具前后刀面磨损的预测结果进行了试验验证,分析了预测结果与试验结果存在误差的原因。     

嵌入式薄膜热电偶测温刀具的设计

设计了一种嵌入式薄膜热电偶的刀具,以实现在切削过程中对刀具瞬态温度的实时测量。以刀具的前刀面作为基底来镀制薄膜,通过磁控溅射法在刀具前刀面制备了Al_2O_3绝缘膜、NiCr/NiSi薄膜热电偶以及Si_3N_4保护膜,最终制成了可以进行切削加工并能够实时测量切削温度的刀具。文中主要介绍了电极NiCr薄膜、Al_2O_3绝缘膜的制作过程及一些相关性能的检测,随后利用SolidWorks和DEFORM-3D对刀具进行了三维建模和切削过程的仿真模拟,得到了刀具的温度场分布。     

基于Usui模型的硬质合金刀具切削高强度钢磨损仿真研究

高强度钢切削加工中的刀具磨损对切削效率和加工成本有着重要的影响。通过切削仿真研究刀具磨损具有成本低、可选参数范围大等优点。基于Usui模型建立了采用硬质合金刀具切削高强度钢的刀具磨损仿真模型,并对磨损模型进行了实验验证。仿真研究了刀具几何角度对刀具后刀面磨损的影响规律。结果表明,刃口半径对后刀面磨损影响最大,且后刀面磨损随刃口半径增大而增大,随前角和后角的增大而减小。     

Al_2O_3刀具车削NbC/Fe粉末冶金复合材料时的磨损

通过对Al2O3/(W,Ti)C陶瓷刀片车削NbC铁基粉末冶金复合材料的试验研究,探讨了刀具的主要磨损形式,分析了复合材料中增强相含量和材料密度以及切削参数等因素对刀具磨损的影响。结果表明:陶瓷刀具不会发生严重的磨粒磨损,刀具的高脆性及硬质颗粒的剧烈刮擦、冲撞引起的切削刃微崩和剥落磨损是刀具磨损的主要原因;工件材料增强相含量越高,对刀具的磨损越大;在相对密度大于90.3%的范围内,材料密度对刀具磨损的影响不太显著,当密度进一步降低时,刀具磨损率迅速下降;切削速度越高、背吃刀量越大、进给量越小,刀具磨损越快;此外,切削速度对刀具磨损的影响最显著,而进给量对刀具磨损的影响最小。     

微织构刀具织构参数优化仿真研究

高温镍基合金在切削加工过程中,较大的切削力会产生较高的切削温度,造成刀具磨损严重、加工表面质量差等加工难题。在刀具前刀面加工区域,设计微观织构(微织构)可以改善切削加工中刀-屑接触面的摩擦润滑状态,从而改善刀具的切削性能。采用有限元仿真软件对正弦型微织构刀具进行切削镍基合金的仿真实验,通过正交实验研究正弦型微织构刀具的织构刃边距、织构宽度、织构间距、正弦曲线幅值和周期长度5个织构参数对刀具切削性能的影响,并优化了正弦型微织构刀具的织构参数。结果表明:正弦型微织构刀具的主切削力降低程度与织构参数密切相关,且织构参数对主切削力大小的影响程度依次为:织构刃边距织构间距织构宽度正弦曲线幅值周期长度。优化后得到的刀具切削力、切削温度和断屑能力优于优化前无微织构刀具。     

刀具槽型对铣削高强钢切削力及刀具磨损影响

采用两种槽型的涂层硬质合金刀具对高强度钢AF1410进行高效铣削试验,研究刀具槽型对刀具磨损和切削力的影响.试验结果表明,在整个切削过程中,两种槽型刀具的磨损主要发生在后刀面;切削前期,负倒棱较窄的刀具磨损较大;在中后期,负倒棱较宽的刀具磨损量较大,负倒棱较宽的刀具各铣削分力均较大;整个切削过程中,两种槽型刀具的切向和...