微径铣刀及微细铣削技术的研究进展

介绍了微径铣刀在制造工艺、刀具性能、刀具材料和涂层技术方面的研究进展;讨论了微细铣削技术在表面粗糙度及毛刺、切削力、刀具磨损及寿命等切削机理以及对微小零件加工能力的研究成果和发展前景。     

微径钻铣刀具的失效形式及抑制措施分析

由于具有刃口半径效应、径向刚度差、旋转速度高、切削稳定性差等特性,微径钻、铣刀具具有不同于常规尺度钻、铣刀具的失效特征。基于大量钻削和立铣削试验,在对常规尺度麻花钻、平头立铣刀的一般失效形式简要分析的基础上,研究了微径麻花钻和平头立铣刀的特殊失效形式及原因,提出了抑制微径钻、铣刀具失效的基本方法。结果表明:容屑空间堵塞、塑性变形、断齿是微径钻、铣刀具常见的失效形式;随着刀具直径减小、转速增高,整体断裂成为微径钻、铣刀具的最主要失效形式;改善材料切削性能、提高切削液作用效果、优选刀具材料及结构、优化切削工艺是抑制微径钻、铣刀具失效的根本措施。     

基于微细铣削的微径铣刀振动特性分析

在微细铣削超硬铝合金过程中,由于工艺系统刚度较小,机床与微径铣刀的振动不仅会造成切削加工过程中铣刀与工件之间的相对位移,甚至会破坏微径铣刀刀体,影响工件表面质量。通过微径铣刀模态分析得到微径铣刀的振型及固有频率,从而判断铣刀是否与机床发生共振。同时通过谐响应分析获得频谱图中最大振幅对应的频率,从而选择最优的模态振型。研究结果表明：微径铣刀不会与机床发生共振;在考虑X方向的切削稳定性时应该避免激励频率在一阶固有频率附近;在考虑Y方向的切削稳定性时应该避免激励频率在二阶固有频率附近;通过对比有效质量的方法,验证了有限元分析的准确性。     

微径球头铣刀铣削力建模与仿真

以微径球头铣刀铣削力为研究对象,分析了刀具刃线模型.将刀具沿刀轴方向离散为若干切削单元,分别依照单齿切削及两齿切削求得各切削单元的实际瞬时切削厚度.基于实体造型的方法提取了参与切削的切削刃段,并通过实验识别了瞬时切削力系数及主轴径向跳动参数,建立了综合考虑主轴径向跳动、微细铣削所特有的尺度效应的影响及可能出现的单齿切削现象的微径球头铣刀铣削力模型.实验结果验证了所提模型的有效性和可行性.     

以SiC过渡层为预处理工艺的金刚石涂层硬质合金微径铣刀研究

研究了采用强电流直流伸展电弧等离子体CVD技术,以SiC过渡层为预处理工艺,直径为0.8mm的微径铣刀上纳米金刚石涂层的制备。通过铣削6063DL31铝合金并与未涂层的微径铣刀进行对比,验证SiC过渡层+金刚石涂层微径铣刀的切削性能。结果表明,SiC过渡层可以有效降低Co对金刚石涂层沉积的不利影响,改善金刚石涂层的附着力,同时,铝合金铣削试验表明,金刚石涂层微径铣刀可以有效降低切屑的黏结和毛刺的形成,并且显著降低加工工件的表面粗糙度;因此,薄SiC过渡层可以作为预处理工艺应用于微径铣刀上金刚石涂层的制备。     

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。     

高速钢微径立铣刀的Ni-Mo-P化学镀工艺

基于化学镀Ni-Mo-P具有高硬度、表面光洁、可在复杂型面上获得均匀镀层等优点,将其应用于高速钢微径立铣刀上,并通过铣削试验对镀层性能进行分析。结果表明:Ni-Mo-P三元合金镀层对于提高高速钢微径立铣刀的表面硬度、增强局部刚性具有一定效果;镀层结合力是影响Ni-Mo-P化学镀在高速钢微径刀具上推广应用的关键制约因素。     

脆性材料微铣削理论及微铣削力模型研究

从脆性材料塑性域铣削机理和特点出发,建立了微径球头铣刀几何模型,改进了瞬时切厚模型,利用合理的切削力微元模型建立了脆性材料铣削瞬时的铣削力解析模型;以石英玻璃为工件材料,基于改进的实验平台进行球头铣刀微铣削试验,并获取了铣削力实验数据,回归出了所建模型中的切削力系数。利用试验对模型进行验证分析,结果表明所建模型具有良好的适用性。     

单晶金刚石刀具的选料与定向

介绍了单晶金刚石刀具制造过程中金刚石选料与定向的原则及方法。     

渐开线直齿内齿轮插齿刀主要参数的优化设计

介绍了渐开线直齿内齿轮插齿刀主要参数的优化设计方法 ,论述了该方法的数学建模及优化方法选择 ,并通过设计实例验证了该方法对设计参数的优化效果     

加工模具用的铣削刀具

本文是日立工具公司羽山隆贵先生1993年9月来华进行技术交流的讲演稿.征得作者同意,在本刊发表。文章以模具加工用的铣削刀具为中心,分析了切削加工速度及刀具材料的选择原则,比较详细地介绍了日立工具公司近年来在模具加工刀具方面的开发成果。     

折纸衍生空间可展结构研究回顾与展望刍议

作为起源于中国,发展于日本的传统手工艺,折纸由于其可以实现二维与三维结构之间形态高效转换的特性,近年来受到了科研人员与工程人员广泛的关注,为空间可展结构的创新研究提供了新的思路.对学界与工程界针对一维、二维、三维折纸衍生可展结构的研究现状进行了阐述,指出后续研究应关注的刚性平面载荷高效折展、柔性结构管理、非欧几里得折纸...     

金刚石铣刀线切割加工参数优化系统

开发了金刚石铣刀线切割工艺参数优化系统,该系统由优势因素分析模块、工艺参数优化模块和刃磨效果预测模块组成,可实现金刚石铣刀线切割磨削加工参数的优化选择和刃磨效果预测。     

数控刀具CVD涂层中涂层成分及结构的表征

以通用的数控机床用涂层刀片CNMG120408为例,介绍了利用外观、X射线衍射、扫描电镜及金相分析等手段来表征数控刀具CVD涂层中涂层成分及结构的方法,并对各涂层成分的特点进行了分析。     

干式气体端面密封的研究现状

非接触式干式气体端面密封(DGS)是一种新型机械密封,在旋转机泵的转轴轴端密封装置中已经得到成功应用.对DGS的研究进展进行了总结,着重介绍了密封性能的理论分析与数值计算方法,端面微槽的优化设计方法,试验研究方法以及考虑端面微尺度效应和滑移流效应基础研究等方面的研究现状.指出在高参数条件下DGS端面的热流固耦合与解耦分析,低速或低压条件下密封的启动与停车性能的准确预测及结构优化是DGS技术未来研究的重点,也是进一步拓广DGS应用领域、提高其工作可靠性的关键.     

面向对象的齿轮刀具CAD系统

通过分析齿轮刀具CAD的应用对象及功能要求 ,提出了面向对象的齿轮刀具CAD系统的总体设计方案及功能模块划分 ,讨论了齿轮刀具CAD系统的关键技术及解决方案     

隧道掘进机刀群与盘体支撑筋耦合布置设计

刀盘是全断面隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)的关键部件,TBM刀盘系统设计直接关系掘进效率和可靠性。刀盘系统设计的关键是复杂岩石边界下刀群布置设计与刀盘盘体结构设计,二者相互耦合,相互影响。分析刀群与盘体支撑结构之间空间位置耦合以及支撑结构与刀盘强度刚度之间的非线性耦合关系,建立刀群与盘体支撑结构耦合布置优化模型,提出多子系统协同进化的刀具适应性布置与盘体结构耦合设计方法。以引洮工程为例进行验证,结果表明：支撑筋初始安装角与刀盘强度、刚度之间存在非线性函数关系,多子系统协同进化方法求解出的刀群与支撑筋耦合布置方案的最大等效应力、最大变形量、不平衡力矩、不平衡力、顺次角度等指标相比原方案降低了30%以上,以此证明提出的耦合优化模型及其求解方法的可行性和有效性,可为TBM刀盘系统设计提供一定的借鉴与方法支撑。     

机夹刀具的设计变换与加工变换

推导出了由设计得到的刀片槽底面的法线短量转换为加工刀片所需的机床安装调整参数的数学模型,并给出了实例计算。