切削用量对PCBN刀具车削钛合金的切削性能影响

为了研究不同的切削用量对PCBN刀具干式车削钛合金的影响。利用有限元仿真软件,模拟PCBN刀具干式车削钛合金实验,结果表明:随着背吃刀量和进给量的增加切削力在增大,其中背吃刀量对切削力的影响程度最大;切削速度对切削温度的影响程度最大。     

基于正交试验的高速切削钛合金切削力研究

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象,用正交试验的方法分析了切削速度、进给量和背吃刀量三个因素对切削力的影响,结果表明:径向力、切向力、轴向力都是随切削速度增大而减小,随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削用量的变化导致各向切削力与切削合力的变化趋势基本一致;背吃刀量对切削力影响最大,进给量次之,切削速度最小;三个方向力中,轴向力最小,径向力次之,切向力最大。     

密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验研究

利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力F_x、刀轴方向分力F_z随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力F_y随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/min时切削力变化不大;切削温度受每齿进给量影响较大,且影响程度随进给量的增加而逐渐减小;随着每齿进给量f_z的增大,加工表面粗糙度值先减小后增大;在每齿进给量高于0.04mm/z时,密齿铣刀铣削TC4钛合金得到的切屑为螺卷状,且随每齿进给量的增加,切屑的曲率半径减小,随切削速度的增大,螺卷状切屑的螺距减小。     

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。     

基于DEFORM的整体CBN刀具切削钛合金的有限元分析

利用DEFORM-3D有限元软件对整体CBN刀具车削钛合金进行了三维仿真,采用单因素试验法模拟分析CBN刀具车削钛合金时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明:对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的影响最弱。切削温度方面,切削速度对其影响最大,背吃刀量最小。     

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。     

钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr切削力与刀具磨损的试验研究

通过对钛合金TC4、TC11和Ti-5553的切削试验,对比分析Ti-5553加工过程中切削速度对切削力和刀具磨损的影响。试验结果表明:随着切削速度增大,切削钛合金TC4和TC11的切削力呈现不同程度的先增后减趋势,而钛合金Ti-5553的切削力呈缓慢增大的趋势;在相同切削速度下,Ti-5553的主切削力和吃刀抗力均高于TC4和TC11;通过超景深、扫描电镜和能谱分析仪对刀具磨损部位进行观察与分析发现,切削Ti-5553的刀具磨损量最大,随着切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量增加,刀具主要磨损形式为粘结磨损,刀具后刀面出现沟槽磨损,刀具出现破损。     

轴向超声振动车削液压滑阀阀芯的试验研究

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对精密液压滑阀阀芯进行了轴向超声振动车削试验,揭示了进给量对切削温度、切削力、表面粗糙度和切屑形貌的影响规律。试验结果表明:进给量f=0.01 mm/r时,轴向超声振动切削温度随切削速度的变化最为平缓,粗糙度Ra值的范围在0.15～0.38μm之间,主切削力Fz最大;在切削速度v=170 m/min,背吃刀量a_p=0.08 mm,超声振幅为0.01 mm的条件下,随着进给量的增大,切屑宏观形态依次为粒状、节状和小螺旋状,并且切屑的颜色逐渐变深;进给量f=0.025 mm/r时,从切削力、切削温度、表面粗糙度的变化规律及切屑的宏观形态来看,轴向超声振动车削的优势变的不明显。     

正交切削SiC_p/Al复合材料的切削力分析

通过PCD刀具对SiC_p/Al复合材料的正交切削试验,分析了切削用量、铝基体材料、颗粒体分比和颗粒尺寸对切削力大小和波动以及切屑形态的影响。结果表明:对于中高体分比的SiC_p/Al复合材料,其切削速度与基体材料对切削力影响不大,切削力随进给量增大呈线性关系增长,随颗粒尺寸增大切削力下降,且颗粒体分比越大,下降幅度越大;切削力波动与刀—屑接触区颗粒数量有关,随颗粒尺寸增大切削力波动减小,随进给量和切削速度增大切削力波动增大;进给量一定时,在高的切削速度和低的颗粒体分比下,SiC_p/Al复合材料易形成卷曲状切屑,且随着进给量增大,切屑卷曲半径增大。     

切参数变化对切屑断裂应变的影响

以影响切屑断裂应变的重要因素为基础,对切屑断裂应变随切削速度ν、进给量f、背吃刀量αv的变化规律进行了理论分析;分析结果显示;高速切削时,当进给量f厂和背吃刀量αp不变的情况下,随着切削速度ν的增加,切屑的断裂应变εB是增加,然后又减小;当切削速度ν和背吃刀量αp不变的情况下,随着进给量f的增加,切屑的断裂应变εB是减小的.当切削速νε和进给量f不变的情况下,随着背吃刀量αp的增加时,切屑断裂应变εB基本是定值.以上分析结果对了解切削参数对切屑折断性能的影响具有重要的意义.     

切削参数变化对切屑断裂应变的影响

以影响切屑断裂应变的重要因素为基础,对切屑断裂应变随切削速度v、进给量f、背吃刀量ap的变化规律进行了理论分析;分析结果显示：高速切削时,当进给量f和背吃刀量ap不变的情况下,随着切削速度v的增加,切屑的断裂应变εB先是增加,然后又减小;当切削速度v和背吃刀量ap不变的情况下,随着进给量f的增加,切屑的断裂应变εB是减小的。当切削速度v和进给量f不变的情况下,随着背吃刀量ap的增加时,切屑断裂应变εB基本是定值。以上分析结果对了解切削参数对切屑折断性能的影响具有重要的意义。     

基于用户材料二次开发的Ti6Al4V切削加工三维有限元模拟

采用Ti6Al4V在大应变、高应变率和高温条件下的流动应力模型,通过用户材料二次开发写入Deform-3D材料库中,在此基础上开展了不同参数条件下Ti6Al4V高速车削加工的热—力耦合有限元模拟试验,对切削力、切削温度和刀具磨损随切削参数的变化进行深入研究。与试验结果的比较表明,采用二次开发的用户材料模型,可以提高切削力仿真精度,实现对整个切削过程的更准确预测。对切削力影响由大到小依次是背吃刀量、进给量、切削速度。从切削力的角度来选择切削参数时,优先选取较高的切削速度,其次考虑较大的进给量。对切削温度影响最大的是切削速度,且切削速度与切削温度呈正比关系,背吃刀量影响最小。从切削温度角度选择切削参数时,应选用较大的进给量和背吃刀量,适当减小切削速度。切削速度对刀具磨损的影响最大,所以,为了延长刀具的使用,必须合理地选择切削速度。     

45淬硬钢干式切削温度试验研究

进行涂层硬质合金刀具干式切削45淬硬铜试验,分析了切削参数和刀具涂层对45淬硬钢干式切削温度的影响。切削温度均随着切削速度、进给量及背吃刀量的增大而增大,但不同之处在于,切削温度的增加量随着切削速度的增加而增加,随进给量及背吃刀量的增加而减小;涂层刀具的切削温度明显小于涂层刀具,且随着切削速度的提高,切削温度增加量始终维持在一个较低水平;PVD涂层的隔热性能要普遍优于CVD涂层,所有涂层隔热性能由大到小排序为:YBC251YBM151YBG205YBG102.     

PCBN刀具断续切削高强度钢的实验研究

通过整体PCBN刀具硬态切削淬硬钢58SiMn实验,研究了切削速度和进给量对切削力及表面粗糙度的影响.实验结果表明:切削力和表面粗糙度值都随进给量增加而增大;在较低切削速度时切削力随切削速度提高而减小,当切削速度达到一定程度时出现拐点,继续提高切削速度切削力逐渐增大.在实验条件下,切削速度低于569 m/min时刀片以磨损为主;当速度为768 m/min时,以崩刃为主.     

基于神经网络的高速硬车削切削力预测研究

采用PCBN刀具进行高速硬车削AISI P20淬硬钢的切削试验,并通过方差分析研究切削速度、进给量、切削深度和刀尖圆弧半径对切削力的影响.基于获得的试验数据,应用人工神经网络方法建立高速硬车削P20淬硬钢时的切削力预测模型.试验与仿真分析显示,切削力随进给量、切削深度和刀尖圆弧半径的增加而增大,而不同切削速度下的切削力值几乎保持不变;同时,切削深度对切削力的影响最为显著,其次为进给量,再次为刀尖圆弧半径,而切削速度的影响则非常微弱.     

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。     

Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟

采用DEFORM软件建立三维有限元模型对切削过程进行数值模拟,研究了不同切削速度、背吃刀量和进给量的切削用量三要素对切削力F和切削温度θ的影响。结果表明,在切削用量三要素中,对切削力F影响的主次顺序为切削速度进给量背吃刀量;对切削温度θ影响的主次顺序为背吃刀量进给量切削速度,模拟结果与之前的试验结果基本吻合。分析切削力和切削温度可预测Ti6Al4V钛合金的最佳工艺参数,对揭示Ti6Al4V钛合金切削加工过程的基本规律具有实际意义。     

钛合金锯齿状切屑形态模拟研究

利用有限元软件建立了钛合金(Ti6Al4V)的切削模型,得到锯齿状切屑的应力场、应变场及温度场,探讨了锯齿状切屑的形成机理,同时模拟了不同切削参数对锯齿状切屑形态的影响。结果表明:切削速度、进给量和刀具前角对锯齿状切屑形态的影响规律相似,即锯齿频率随切削速度、进给量和刀具前角的增加而增大。刀-屑摩擦因数对锯齿状切屑形态无明显影响,但切削力、刀-屑接触长度随刀-屑摩擦因数的增加而增大。换热系数对切削温度影响较大,换热系数越大,对切削温度降温效果越明显。对切削温度的抑制效果由低温冷风雾化射流冷却、水射流冷却、低温冷风冷却依次减弱,但都优于干切削。     

硬态干式车削淬硬钢SKD11表面粗糙度试验研究

应用单因素法研究了PCBN 刀具硬态干式切削淬硬钢SKD11过程中,进给量、切削速度、背吃刀量、刀尖圆弧半径和倒棱宽度等参数对表面粗糙度的影响规律.     

低中高速干式硬态车削高硬高强高耐磨淬硬钢的试验研究

通过使用聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride,PCBN)刀具低中高速干式硬态车削高硬高强高耐磨淬硬钢Cr12Mo V(60±1HRC)的车削试验,揭示了切削速度对切削力、切削温度、表面粗糙度、已加工表面三维形貌、刀具崩刃形貌和切屑形态的影响规律。在进给量f=0.15 mm/r,切削深度ap=0.25 mm,切削速度v=50、250、450、650、850 m/min车削条件下的试验结果表明:径向力最大,主切削力次之,进给力最小;切削区最高温度在142~288℃范围内变化;切削速度v=250、650 m/min时的径向力发生突变;表面粗糙度随切削速度的增大而线性递减,v=850 m/min时已加工表面质量最好;v=250、650 m/min车削时,PCBN刀具最易发生崩刃现象;在切削速度增大的过程中,切屑宏观形态依次为:带状、松散螺旋状、粒状、细丝状、带状。