等离子堆焊镍基合金切削性能的试验研究

通过PCBN刀具切削等离子堆焊镍基合金的试验,研究了切削用量和刀尖圆弧半径对切削力和表面粗糙度的影响规律,并采用综合平衡法优化了加工工艺参数。试验结果及分析表明:切削堆焊镍基合金时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律与传统切削理论不符;试验获得的表面粗糙度均小于1.3μm,表面质量总体较好,可采用以车代磨的加工工艺。     

涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究

采用涂层PCBN刀具对淬硬模具钢(Cr12MoV)进行切削试验,研究不同切削用量和刀尖圆弧半径对切削力和表面粗糙度的影响规律,并采用极差法评估各因素对切削力和表面粗糙度的影响程度。试验结果和分析表明:采用涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律有别于传统切削理论。主要原因为:淬硬模具钢硬度高、导热性差,属于难加工材料;试验中选用的TiAlN涂层PCBN刀具有较大的负倒棱(0.12mm×-25°)和刀尖钝圆半径(42μm)。另外,通过极差分析的结果可知,切削深度对切削力的影响最大,刀尖圆弧半径对加工表面粗糙度影响最大。     

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。     

基于响应曲面法的GH4169镍基高温合金干车削参数优化试验

GH4169镍基高温合金具有优异的高温强度、塑性、耐腐蚀性和抗疲劳性能,广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机的涡轮叶片等高温部件,而其热导率低、导热性差、加工硬化倾向大,是典型的难加工材料。采用正交试验法和响应曲面法,研究了涂层硬质合金刀具干式车削GH4169镍基高温合金的切削力和已加工表面粗糙度。通过正交实验研究了加工参数对切削力和已加工表面粗糙度的影响;通过回归分析建立了加工参数与切削力、已加工表面粗糙度的回归方程,并揭示了切削力、表面粗糙度与切削参数的响应关系;基于正交试验数据,通过多目标规划,优化得到了涂层刀具车削加工GH4169镍基高温合金的切削参数。     

CBN刀具材料的发展及其切削性能研究进展

主要介绍了多晶CBN(PCBN)材料的发展现状和前景以及作为刀具材料的机械性能和切削性能,包括PCBN材料的硬度和横向断裂强度,以及在切削加工中的刀具磨损、切削力和加工工件表面粗糙度。研究发现,切削速度对PCBN刀具切削加工性能的影响较大,其次是刀尖钝圆半径。新型无结合剂PCBN刀具材料的切削性能优于含结合剂的普通PCBN,其切削过程受工艺参数影响较小,刀具磨损和切削力也相对较小,从而能够得到精度更高的加工表面。此外,对PCBN刀具在黑色金属超精密加工中的已有研究结果及发展方向进行了分析。     

PCBN刀具高速切削钛合金切削力和表面质量的研究

针对PCBN刀具材料和钛合金Ti6Al4V工件材料的特点,采用单因素试验法,对切削力和已加工表面粗糙度进行研究。通过与其它刀具材料作对比,证明了PCBN在高速、低进给量、低背吃刀量下切削钛合金可以得到较平稳的切削力和较低的工件已加工表面粗糙度。     

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象、残余应力分布等方面研究了PCBN刀具精密切削淬硬轴承钢的加工表面质量     

定向内冷车刀及其切削性能

针对镍基高温合金切削过程中存在的过热烧伤问题,提出采用定向内冷切削方法提高冷却液在切削区的换热效率。采用FLUENT软件建立定向内冷车刀的流场与温度场模型,分析微流道结构对刀具换热性能的影响,对刀具微流道结构进行设计,研制了定向内冷式切削系统。采用相同的切削加工参数,在干切削、外部浇注切削和定向内冷切削三种冷却环境下进行镍基高温合金切削对比试验,分析了冷却方式对切削力、切削温度、加工表面粗糙度和表面微观形貌的影响规律,结果表明：定向内冷方法可有效减小切削力并降低切削温度,获得表面粗糙度更小、纹理更为规整的加工表面。     

PCBN刀具切削轴承钢时切削速度的研究

通过对PCBN刀具切削GCr15轴承钢时切屑形态、切削力、切削温度和表面粗糙度的试验研究,得到了切削速度对上述各量的影响规律.结果表明,切削速度对切削温度、切削力和表面粗糙度的影响存在一个临界值,采用临界切削速度进行切削,有利于提高经济效益.     

PCBN刀具干湿切削淬硬钢对比试验研究

通过PCBN刀具干、湿切削淬硬轴承钢GCr15对比试验,对两种条件下的切削力随刀具磨损的变化、刀具寿命及被加工工件表面粗糙度进行了对比。试验表明:干切削状态下金属软化效应占主导地位,湿切削可获得更好的表面粗糙度,切削液在刀具磨损后期开始发挥作用。     

Study on cutting force and surface micro-topography of hard turning of GCr15 steel

This work investigates the cutting force and surface micro-topography in hard turning of GCr15 bearing steel. A series of experiments on hard turning of GCr15 steel with polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) tools are performed on a CNC machining center. Experimental measurements of cutting force, 3D surface micro-topography, and surface roughness of the workpiece are performed. The 3D surface micro-topography of the workpiece is discussed, and the formation mechanism of the 3D surface is analyzed. The influence of cutting speed and feed rate on cutting force and surface roughness are discussed. The 2D and 3D surface roughness parameters are compared and discussed. It is found that feed rate has greater influence on cutting force and surface roughness than cutting speed and there exists the most appropriate cutting speed under which the minimum surface roughness can be generated while a relatively small cutting force can be found. Recommendations on selecting cutting parameters of hard turning of GCr15 steel are also proposed.     

粉末冶金烧结钢切削加工试验研究

采用硬质合金刀具、陶瓷刀具和PCBN刀具对粉末冶金Fe-1．0Ni-0．5Mo-0．5Cr低合金烧结钢进行车削试验。研究了切削速度、进给量对加工表面粗糙度的影响。结果表明,车削Fe-1．ONi-0．5Mo-0．5Cr低合金烧结钢所选的PCBN刀具的刀具耐用度以及加工表面粗糙度优于陶瓷刀具和硬质合金类刀具,但从加工效率和经济性方面考虑,陶瓷刀具是半精加工和精加工的首选。     

高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削表面粗糙度试验,分析了切削用量和刀具变量对表面粗糙度的影响规律,并建立了表面粗糙度的经验公式。表面粗糙度随着切削速度的增大而减小,随着进给量和背吃刀量的增大而增大,随着刀尖圆弧半径的增大,表面粗糙度先减小后增大。在相同条件下,陶瓷刀具加工后的工件表面粗糙度好于PCBN刀具;由表面粗糙度的经验公式可知,对表面粗糙度影响最大的因素是切削速度,其次是进给量和背吃刀量,而刀尖圆弧半径对其影响较小。     

硬车代磨表面粗糙度试验研究

使用硬质合金刀具、陶瓷刀具和PCBN刀具对渗碳淬硬钢20CrMnTi进行干式车削试验,通过测量不同切削条件下的表面粗糙度值,得出切削速度、进给量对表面粗糙度的影响规律,验证了以车代磨的干式切削渗碳淬硬钢20CrMnTi的可行性.     

深冷处理对PCBN刀具切削性能的影响研究

针对PCBN刀具在硬切削加工中磨损严重、切削寿命短的问题,开展了PCBN刀具深冷处理试验和经深冷处理的PCBN刀具高速硬车削AISI 4340钢的试验,研究深冷处理对PCBN刀具表面完整性(包括微观形貌、粗糙度、显微硬度和残余应力)及切削性能的影响规律,探究提高PCBN刀具耐磨性和刀具寿命的方法。研究结果表明,经过深冷处理之后,刀具表面缩松缩孔等缺陷明显减少甚至消失,表面形貌得到改善,但刀具表面粗糙度增大;刀具表面显微硬度、残余应力均得到提高;表面形貌和表面残余应力对刀具寿命影响较大,其次是表面显微硬度,表面粗糙度对刀具寿命影响较小。深冷处理后,刀具黏结、氧化磨损减少,刀具寿命较未处理刀具提高24.78%,可见,深冷处理可有效改善PCBN刀具表面完整性,从而提高刀具寿命。     

PCBN刀具高速切削钛合金切削性能研究

采用PCBN刀具对钛合金TC4进行了高速车削试验,从切削力、工件表面粗糙度和刀具寿命等方面分析了PCBN刀具加工钛合金的切削性能,并与未涂层硬质合金刀具、涂层硬质合金刀具作了比较,证明了在高切削速度、低进给量和小背吃刀量的条件下,PCBN有着较长的刀具寿命。     

硬质合金刀具车削GCr15轴承钢表面粗糙度试验研究

通过硬质合金刀具车削加工GCr15轴承钢试验,验证了切削用量与刀尖圆弧半径rε对表面轮廓算术平均偏差Ra的影响程度。试验表明,进给量f和刀尖圆弧半径rε是影响Ra的最主要因素,V影响其次、ap影响最小。     

高速车削钛合金时PCBN刀具寿命的研究

采用对角正交回归试验法,研究了用PCBN刀具高速车削钛合金TC4时切削用量对刀具寿命的影响,并分析工件已加工表面粗糙度。通过扫描电镜观察分析,证实刀具的磨损机理主要是前后刀面的粘结磨损及氧化磨损、后刀面磨损以及切削深度线处的沟槽磨损。