基于车铣技术的刀具磨损和破损分析

在车铣加工中心上，分别采用硬质合金和TiN涂层硬质合金刀片，对铝合金和不锈钢工件进行了车铣加工的刀具磨损试验，研究分析了车铣刀具的磨损和破损特征。研究表明，车铣铝合金的刀具磨损机理主要以刀具表层材料的黏结磨损为主，而车铣不锈钢的刀具磨损机理主要以刀具表层材料的疲劳-剥落磨损为主。车铣不锈钢时，刀具的损坏形式常常以微崩刃、前刀面的剥落和碎断等破损形态为主。     

高强度钢干式铣削替代半精磨的试验研究

采用硬质合金刀片(YW1)和涂层刀片(YB415)进行了高强度钢的干式铣削代替半精磨试验研究。根据试验结果,确定适合加工该型号高强度钢的刀具材料和切削用量。以这两种刀片在不同切削用量条件下的耐用度、加工表面粗糙度和主切削力作为刀具加工性能的评价依据,同时研究了刀片的磨、破损机理和卷、排屑稳定性。试验结果表明:涂层刀片干铣削高强度钢的加工性能优异,工件加工表面质量达到半精磨水平。     

切削速度对轴向车铣TC4钛合金刀具磨损的影响

为研究高速轴向车铣TC4钛合金时硬质合金刀具的磨损特性,选择S30T硬质合金刀片分别在100m/min、150m/min和200m/min三种切削速度下对TC4进行了轴向车铣试验,分析了不同切削速度对刀具使用性能的影响。研究结果表明:高速轴向车铣TC4钛合金外圆时刀具磨损主要发生在刀片的刀尖刃口及后刀面;磨损形式以粘结磨损为主;刀具的磨损速度随着速度的增加而增大;S30T刀片在100m/min的切削速度下具有较好的刀具耐用度,在150m/min、200m/min的切削速度刀具磨损较快,不适于实际切削加工。     

铣削方式和磨损刀对钛合金的加工硬化实验

通过顺逆铣、新刀或磨损刀一次铣削和二次铣削实验,研究了钛合金Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)加工硬化和加工硬化层深度。研究结果表明:用硬质合金刀片铣削钛合金Ti-1023,顺铣比逆铣加工硬化和加工硬化层深度小,新刀比磨损刀加工硬化小,新刀加工硬化层深度小于25μm,刀具磨损量VB=0.3 mm时,磨损刀加工硬化层深度最高可达81μm,其二次铣削将导致已加工表面软化。     

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。     

陶瓷铣刀干切削高强度钢的T-(v,fz)关系及磨损机理

应用复合Si3N4陶瓷铣刀对某牌号高强度钢进行了干铣削试验。分别研究了切削速度和单齿进给量对刀具耐用度的影响规律，给出了刀具的主要磨破损形式，通过能谱分析研究了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明，在切削速度为118～186m／min的试验条件下，陶瓷铣刀的最高耐用度为55min；前刀面上月牙洼磨损严重并导致切削刃的微小崩刃；前后刀面的磨损区均增加了大量的Cr、Mn元素，前刀面的月牙洼底部还含有较多Ni元素。     

铣削方式对高速铣削TC4钛合金刀具磨损的影响

为研究高速铣削TC4钛合金时不同铣削方式对刀具磨损的影响,在铣削速度为200m/min时采用硬质合金刀具对工件分别进行顺铣、逆铣和交替铣的切削试验。分析了不同铣削方式下刀具磨损的特点和形貌,并对刀具耐用度进行了对比。结果表明:在此铣削速度下,硬质合金刀具在不同铣削方式下的磨损特征主要表现为前刀面刃口处的塌陷及后刀面的沟槽磨损。刀具耐用度在顺铣方式下较好,交替铣、逆铣时的刀具耐用度则大大低于顺铣,且交替铣比逆铣刀具耐用度稍好。     

难加工材料的车削试验

32CrNi3MoV钢,淬硬钢和不锈钢,属于高强度,高硬度、高韧性的难加工材料。为了提高生产效率和加工质量,我们进行了切削实验,以确定刀片的材料、刀具几何参数和切削用量。现将试验情况介绍如下,供参考。一、高强度钢的切削实验 32CrNi3MoV钢属于高强度钢,调质后的机械性     

硬质合金刀片高速铣削时的破损特征

本文试验研究了硬质合金刀片高速铣削时,刀具的剥落性崩刃、热震梳状裂纹及后隙面磨损等破损方式与切削规范及刀具材料间的关系。并指出在V=226—282米/分,后隙面磨损值不大于0.3毫米的条件下,可使高速铣削达到较佳的效果。本文对于成形硬质合金铣刀铣削钢件以及用硬质合金滚刀高速滚削钢齿轮很有参考价值。     

硬质合金及涂层刀具干铣削高强度钢的磨破损机理研究

采用硬质合金刀片和涂层刀片进行了高强度钢的干铣削试验研究;根据这两种刀片在不同切削用量条件下的磨破损情况,利用扫描电镜和能谱分析的结果,分析了这两种刀片的磨破损机理。     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

Cutting performance of coated carbide tools in high-speed face milling of AISI H13 hardened steel

In the present study, high-speed face milling of AISI H13 hardened steel was conducted to investigate the cutting performance of coated carbide tools. The characteristics of chip morphology, tool life, tool wear mechanisms, and surface roughness were analyzed and compared for different cutting conditions. It was found that as the cutting speed increased, the chip morphology evolved in different ways under different milling conditions (up, down, and symmetric milling). Individual saw-tooth segments and sphere-like chip formed at the cutting speed of 2,500 m/min. Owing to the relatively low mechanical load, longest tool life can be obtained in up milling when the cutting speed was no more than 1,000 m/min. As the cutting speed increased over 1,500 m/min, highest tool life existed in symmetric milling. When the cutting speed was 500 m/min, owing to the higher mechanical load, the flaked region on the tool rake face in symmetric milling was much larger than that in up and down milling. There was no obvious wear on the tool rake face at the cutting speed of 2,500 m/min due to the short tool-chip contact length. In symmetric milling, the delamination of tool material, which did not occur in up and down milling, was caused by the relatively large cutting force. Abrasion had great effect on the tool flank wear in symmetric milling. With the increment of cutting speed, surface roughness decreased first and then increased rapidly. Lowest surface roughness can be obtained at the cutting speed of about 1,500 m/min.     

钛合金铣削过程刀具前刀面磨损解析建模

钛合金Ti6Al4V作为典型的航空航天难加工材料,在其铣削过程中硬质合金刀具的磨损会降低加工过程稳定性,进而影响加工效率和已加工表面表面质量。刀具前刀面磨损会导致刀具刃口强度降低,并影响切屑的流向和折断情况。针对前刀面磨损机理进行分析并构建了月牙洼磨损深度预测模型。首先运用解析方法构建了前刀面应力场模型,得到切屑在前刀面滑动过程中的刀具前刀面应力分布情况及磨损位置。基于刀-屑接触关系的基础上建立了前刀面温度场模型。然后,基于所得刀具前刀面应力与温度分布,构建综合考虑磨粒磨损、粘结磨损与扩散磨损的铣刀月牙洼磨损深度预测模型,获得月牙洼磨损预测曲线;结合铣刀月牙洼磨损带沿切削刃方向分布的特点,建立了随时间变化的铣刀前刀面磨损体积预测模型。最后通过试验验证了切削宽度对前刀面磨损的影响规律,预测结果与试验测量值具有较好的吻合性。结果表明随着切削宽度的增加,月牙洼磨损深度及前刀面磨损体积都随之增加。研究结果为钛合金铣削用刀具的设计和切削参数的合理选择提供了理论基础。     

Wear Mechanism of Cemented Carbide Tool in High Speed Milling of Stainless Steel

Adhesion of cutting tool and chip often occurs when machining stainless steels with cemented carbide tools. Wear mechanism of cemented carbide tool in high speed milling of stainless steel 0Cr13Ni4 Mo was studied in this work. Machining tests on high speed milling of 0Cr13Ni4 Mo with a cemented carbide tool are conducted. The cutting force and cutting temperature are measured. The wear pattern is recorded and analyzed by high?speed camera, scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive X?ray spectroscopy(EDS). It is found that adhesive wear was the dominant wear pattern causing tool failure. The process and microcosmic mechanism of the tool's adhesive wear are analyzed and discussed based on the experimental results. It is shown that adhesive wear of the tool occurs due to the wear of coating, the a nity of elements Fe and Co, and the grinding of workpiece materials to the tool material. The process of adhesive wear includes both microcosmic elements di usion and macroscopic cyclic process of adhe?sion, tearing and fracture.     

细晶粒硬质合金刀具铣削钛合金损坏机理的研究

基于用Y330细晶粒硬质合金刀具高速铣削Ti6Al4V钛合金的试验,分析了刀具的损坏形态和失效机理。结果表明,在给定的切削条件下,刀具的损坏形态以崩刃和灼烧为主,同时伴有表面材料扩散。据此提出了延长刀具寿命、提高加工效率的途径。     

钛合金零件高速铣削刀具磨损的试验研究

高速铣削钛合金时,由于切削区内的切削温度高,加剧了刀具的磨损。通过对钛合金TC4的高速铣削实验,得出带TiA lN涂层的硬质合金刀具切削钛合金TC4时的刀具磨损的变化规律和刀具耐用度公式。通过对刀具磨损特性的分析,研究结果主要是刀具表面层的粘结相Co在高温下丧失对WC颗粒的结合强度,磨损机理以高温下的粘结层撕裂磨损为主。     

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。     

硬质合金刀具高速车铣和铣削TC4钛合金磨损试验对比

采用H13A未涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速正交车铣和铣削试验,并从刀具磨损破损形态、磨损机理及其寿命等方面进行对比分析。研究表明:高速正交车铣和铣削钛合金时,前、后刀面主要以粘结磨损为主,车铣加工时在切削刃口易形成积屑瘤及连续切屑,但对刀具材料粘结较轻;高速铣削时,对刀具材料粘接较重,在前刀面刃口附近形成凹坑及崩刃;后刀面最大磨损的位置不相同。试验对比了相同切削条件时刀具使用寿命,结果表明采用正交车铣加工可以获得更长的刀具使用寿命。     

黛杰在中国

<正>经过十余年的努力,黛杰产品在中国市场的知名度和销售量取得了傲人的成绩。日本黛杰工业株式会社于1938年成立,作为从原料粉末到成品产出一贯制专业硬质合金厂家,产品性能和品牌知名度一直深受广大用户的拥戴。从2002年开始,黛杰在中国上海设立代表处,专门针对中国客户提供售后服务。继2006年设立广东事务所后,2009、2010、2013年又分别在大连、武汉、成都设立联络处。此外,黛杰汉金(沧州)精密模具有限公司于2013年10月在河北省黄骅市正式运营投产。     

The effects of cutting parameters on tool life and wear mechanisms of CBN tool in high-speed face milling of hardened steel

High-speed face milling of AISI H13 hardened steel is conducted in order to investigate the effects of cutting parameters on tool life and wear mechanisms of the cubic boron nitride (CBN) tools. Cutting speeds ranging from 400 to 1,600 m/min are selected. For each cutting speed, the metal removal rate and axial depth of cut are fixed, and different combinations of radial depth of cut and feed per tooth are adopted. The tool life, tool wear progression, and tool wear mechanisms are analyzed for different combinations of cutting parameters. It is found that for most of the selected cutting speeds, the tool life increases with radial depth cut and then decreases. For each cutting speed, the CBN tool life can be enhanced by means of adopting suitable combination of cutting parameters. When the cutting speed increases, the normal wear stage becomes shorter and the tool wear rate grows larger. Because of the variations of cutting force and tool temperature, the tool wear mechanisms change with different combinations of cutting parameters even at the same cutting speed. At relatively low cutting speed, in order to acquire high tool life of the CBN tool, the tool material should possess sufficient capability of resisting adhesion from the workpiece. When relatively high cutting speed is adopted, retention of mechanical properties to high cutting temperature and resistance to mechanical impact are crucial for the enhancement of the CBN tool life.