组合微织构刀具切削钛合金仿真研究

为提升刀具切削钛合金过程中的切削性能,考虑微织构形貌之间的交互作用,设计了微坑-微槽组合微织构刀具,并利用DEFORM-3D有限元模拟软件模拟组合微织构刀具切削钛合金的过程。以微织构刀具的刀具前角、切削速度和背吃刀量为因素变量设计了三因素三水平的正交试验,分析各试验因素对切削过程中主切削力的影响。结果表明：在组合微织构刀具切削钛合金过程中背吃刀量对切削力的影响最大,刀具前角次之,切削速度对切削力的影响程度最小,其最优组合为刀具前角为10°,切削速度为60 m/min,背吃刀量为0.1 mm;同时,组合微织构刀具在切削钛合金过程中,背吃刀量越小,切屑的卷曲程度越好;在不同背吃刀量的条件下,刀具前角对切屑形态的影响较为明显。     

断屑槽槽型在控屑过程中对刀具振动的影响

通过ABAQUS有限元软件分别对梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽刀具切削Ti6Al4V钛合金材料进行三维切削仿真,并分析其切削力的波动,得到断屑槽槽型在控制切屑卷曲过程中对刀具在主运动方向、进给方向和切削深度方向振动的影响。经过仿真发现,梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽在控制切屑卷曲的过程中对刀具振动的影响各不相同。三种槽型结构中,梯形断屑槽刀具的振动最弱,直线圆弧型断屑槽刀具的振动最强。     

刀具前角对SiC_p/Al复合材料切屑形成及切削力的影响研究

采用整体性能定义SiC_p/Al复合材料,建立二维切削有限元仿真模型,应用ABAQUS有限元软件研究刀具前角对切屑的形成及其形貌、切削力变化等的影响。研究结果表明:刀具前角越大,形成的切屑尺寸越大;在切削深度较小时,负前角刀具形成的切屑多为小的碎片切屑,正前角刀具形成的切屑为较小的卷曲屑。在切削深度较大时,切屑更易发生断裂,即使前角较大,产生的切屑也主要呈短片状。切削力随刀具前角的增大而降低,切削高体份SiC_p/Al复合材料时切削力均具有周期性变化,其变化周期与切屑的形成过程具有较好的一致性。     

扩孔钻结构的改进与设计

在不同切削材料、不同切削参数条件下,为提高扩孔钻的切削性能,其结构需要随之改变。提出由三段相互相切的圆弧构成扩孔钻容屑槽型。根据扩孔钻的切削特点和排屑要求,三段圆弧分别由切削圆弧、卷屑圆弧及容屑圆弧构成;切削圆弧构成的切削刃前角可根据被加工材料与切削参数的不同任意选取,刃瓣宽度根据扩孔钻的外径和强度取值,扩孔钻的芯径依据容屑槽需要的空间大小及扭转强度的要求确定。此结构根据加工材料特性选取所需要的前角、芯径、刃宽等参数,不会改变切削圆弧、卷屑圆弧和容屑圆弧两两相切的槽型设计。与直线切削刃相比,圆弧切削刃轴向力和扭矩低,所提出的结构既可以保证扩孔钻切削刃强度,又有足够的容屑空间,切屑容易卷曲并折断,避免了切屑碰伤已加工表面,且排屑流畅。对改进的扩孔钻结构,应用计算机仿真容易设计出扩孔钻槽铣刀刃形,以方便扩孔钻的设计、检验、制造。     

产品之窗

大前角与波形刃铣刀片大前角与波形刃铣刀片是工具行业产、学、研、用相结合共同研制的新产品 ,是目前国内唯一研制成功的用于铣削刀具的大前角与波形刃刀片。(1)带刃倾角的大前角铣刀片该刀片采用 18°正前角、11°后角、5°刃倾角 ,是一种右切削铣刀片 ,有四个小平台并带有断屑槽。小平台加强刀尖强度 ,断屑槽控制切屑的卷曲和流向。该刀片适合加工不锈钢等难加工材料。(2 )波形刃正前角铣刀片该刀片的四个切削刃呈波浪形 ,刀尖处圆弧过渡 ,修光刃有倒棱。该刀片最大特点是 :切削时 ,波形刃起力的平衡作用 ,切削力的合力较小 ,消耗功率少…     

断屑槽槽背几何形状对车削钛合金的影响研究

为研究断屑槽槽背的几何形状对车削加工的影响,选用硬质合金和钛合金为研究对象,基于ABAQUS有限元软件建立三维切削仿真模型,通过单因素实验法研究了三种不同断屑槽槽背对切削力、切削热和切屑卷曲程度等的影响.结果表明:在实验参数的范围内,柱面型槽背刀具较单斜面型、斜面和柱面组合型槽背刀具的切削性能更好;柱面型槽背刀具切削所...     

锯齿形切屑损伤和破坏的数值模拟研究

针对高速切削过程中锯齿形切屑的变形特点,利用ABAQUS软件,对淬硬45钢的正交切削试验进行有限元模拟,并与前期试验结果进行比较。结果表明:有限元模拟与试验结果基本一致。随着切削速度的增大,淬硬45钢的切屑形态由带状形变为锯齿形;切削速度增大,切削力反而减小;刀具前角越小,切削力波动越明显且切削力整体变大。     

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。     

麻花钻S刃钻尖的特点及其应用

1　麻花钻结构特点麻花钻是最常用的孔加工刀具 ,此类钻头的直线型主切削刃较长 ,两主切削刃由横刃连接 ,容屑槽为螺旋形 (便于排屑 ) ,螺旋槽的一部分构成前刀面 ,前刀面及顶角 ( 2)决定了前角γ的大小 ,因此钻尖前角不仅与螺旋角密切相关 ,而且受到刃倾角的影响。麻花钻的结构及几何参数见图 1。Ｄ———直径　ψ———横刃斜角　α———后角　β———螺旋角———顶角　ｄ———钻芯直径　Ｌ———工作部分长度图 1　麻花钻结构及切削部分示意图横刃斜角Ψ是在端面投影中横刃与主切削刃之间的夹角 ,Ψ的大小及横刃的长短取决于靠钻…     

螺旋槽丝锥的改进设计与加工方法

为了改进切削不同材料时的丝锥结构,提出了由四段相切圆弧构成的丝锥螺旋槽,切削圆弧的偏移控制丝锥的切削前角,卷屑圆弧控制切屑的卷屑与断屑,容屑圆弧控制容屑空间的大小,刃背圆弧控制丝锥刃背后角的大小,丝锥螺旋槽数、前角、后角、芯径和刃带可根据不同的被加工材料选取。此槽形容屑空间大,尤其适合轻合金材料的加工,槽与背可一次成形加工。加工螺旋槽时,由于螺旋槽导程以丝锥最大外圆尺寸计算,会产生干涉现象,因此根据丝锥螺旋槽曲线应用神经网络与数据建模方法,拟合出丝锥槽铣刀刃形曲线及砂轮刃形曲线,以此曲线制作出螺旋槽铣刀和螺旋槽砂轮刃形,可精确铣削和磨削丝锥螺旋槽形。     

银白屑车刀参数的选取

银白屑车刀的切削,利用了积屑瘤对切削的积极作用,在钢类零件的高速重切削中,可显著提高切削效率。通常这种车刀应具有图1所示刃型,即A-A主截面中具有第一前角为Y_1、第二前角为Y_2的两段前面刃型。为了断屑和增强刀具的强度,刀具上还有前角为Y_3的第三段前面。正确的制造银白屑车刀,可使负倒棱上产生稳定的积屑瘤参加切削,使车刀实际工作前角增大,可达35°～45°,这样,减轻了切削力、切削热,切屑呈银白色。同时,由于硬质合金刀具材料与钢亲和力小,积屑瘤连续地以副切屑的     

自润滑圆弧截面麻花钻及其加工方法

针对麻花钻切削刃加工时的快速磨损问题,提出采用合理的刀具结构及润滑技术改善切削条件,并介绍了铣削该结构刀具的计算和加工方法。改进后的麻花钻轴向截形分别由切削圆弧、卷屑圆弧和齿背圆弧构成;切削刃处开有交错的润滑槽,槽中的润滑材料起润滑及分屑、断屑的作用;且其前角、容屑空间、钻芯直径和刃带可根据不同加工材料选取,加工时槽与背一次成形。此结构能有效地减轻切削加工过程中的摩擦,并达到了分屑和断屑的目的。     

淬硬钢GCr15高速切削仿真对比分析

针对淬硬钢GCr15难切削问题,应用专业仿真切削软件对比模拟分析了PCBN和Al2O3(3Y)两种刀具二维切削状态下的切削性能。在相同的刀具几何参数和干式切削加工条件下,两种刀具的X向切削力基本相同,Al2O3(3Y)刀具的Y向切削力较大,切削力波动情况明显大于PCBN刀具,刀头等效应力最大值分布范围较大,且主要集中在刀具的后刀面靠近主切削刃处。Al2O3(3Y)刀具切削温度明显高于PCBN刀具,高温分布区域较大且主要集中在前刀面靠近切削刃处。研究结果表明,PCBN刀具与Al2O3(3Y)刀具相比,更适合淬硬轴承钢GCr15的干式切削加工。     

精密切削过程三维有限元分析

采用有限元方法模拟三维精密切削过程,包括三维正交切削和三维斜角切削。切屑和刀具的摩擦应力采用修正库仑摩擦方程来计算,工件的流动应力是应力、应变、应变率和温度的函数,采用局部网格重划分技术。通过三维切削模拟可以获得在不同刃倾角精密切削过程的条件下切屑形状、切削力和切削温度场的分布情况。仿真结果表明:刃倾角对主切削力和切深抗力影响不大,但对切屑形状、进给抗力和切削温度场分布影响较大。     

钛合金数控切削过程的有限元分析

为探究刀具几何参数对钛合金的切屑形态和刀具磨损的影响,以TC11钛合金为研究对象,基于DEFORM-3D建立了三维切削有限元模型,并且对其进行了有限元分析。结果表明:相同的刀具前角的情况下,刀尖圆弧半径越大,切屑的卷曲程度越小;相同的刀尖圆弧半径下,刀具前角越大,切屑的卷曲程度越大。刀尖圆弧半径对切屑宽度的影响较小,但是对切屑的卷曲半径影响较大。三向切削力的幅值和刀具几何温度的分布范围与刀尖圆弧半径都呈现出正相关关系。随着刀具前脚和刀尖圆弧半径的增大,刀具的磨损深度不断增大,刀尖圆弧半径越大,增大的趋势越明显。     

刀具几何参数对切削加工过程的影响

运用商业非线性有限元软件MARC,对金属切削加工过程进行了弹塑性热力耦合模拟,分析了不同刀具前角、切削刃钝圆半径在切削加工过程中对切削力、切削温度、工件残余应力及残余变形量的影响。     

铝合金加工的新水平——航空工业从新的切削刀具开发中获益

航空工业铝合金零件的加工对刀具有很高的要求,刀具在具有高性价比的同时还必须满足高质量加工的需求。由于整体硬质合金刀具具有非常锋利的切削刃和槽型,其在铝合金精加工中切削力小,并且具有容屑空间大,排屑顺畅等优点,因此整体硬质合金刀具逐渐取代了传统的高速钢刀具。     

铝合金加工的新水平——航空工业从新的切削刀具开发中获益

航空工业铝合金零件的加工对刀具有很高的要求,刀具在具有高性价比的同时还必须满足高质量加工的需求。由于整体硬质合金刀具有非常锋利的切削刃和槽型,在铝合金精加工中切削力小,并且具有容屑空间大、排屑顺畅等优点,因此整体硬质合金刀具逐渐取代了传统的高速钢刀具。     

铝合金加工的新水平——航空工业从新的切削刀具开发中获益

航空工业铝合金零件的加工对刀具有很高的要求,刀具在具有高性价比的同时还必须满足高质量加工的需求。南于整体硬质合金刀具具有非常锋利的切削刃和槽型,其在铝合金精加工中切削力小,并且具有容屑空间大．排屑顺畅等优点,因此整体硬质合金刀具逐渐取代了传统的高速钢刀具。     

车削中三维复杂断屑槽刀具断屑仿真研究

为有效缩短现有断屑槽刀具的设计周期、降低设计成本,采用有限元方法模拟了切削过程中切屑折断过程。利用Solid Works软件建立了三种刀具的三维模型,并在Deform 3D软件中对车削45钢工件过程进行了三维切削仿真。其中,工件材料采用了Johnson-Cook模型和Cockroft-Latham韧性断裂准则,仿真模型采用了有效参数设置以保证数值计算精度与效率。通过仿真研究了不同切削参数下的切屑形态、断屑过程及主切削力等。研究结果表明,仿真结果与试验结果吻合良好,该仿真模型及方法能有效应用于断屑槽刀具断屑性能研究,是三维复杂断屑槽刀具设计和切削参数优化的一种新方法。