多硬度拼接淬硬Cr12MoV铣削力的有限元分析

通过初始屈服应力、应变硬化模量等材料特性参数,建立了不同硬度Cr12MoV淬硬钢的Johnson-Cook本构模型,对多硬度淬硬钢的铣削加工过程进行了数值模拟,分析了切削速度、切削深度、工件硬度等因素对铣削力的作用规律,揭示了多硬度拼接淬硬钢的铣削力特征。多硬度拼接淬硬钢铣削加工的实验结果验证了有限元模型的正确性,对于铣削加工参数优化具有一定的指导作用。     

多硬度淬硬钢铣削加工的三维数值模拟

应用斜角铣削过程中的三维热-力耦合模型,对多硬度拼接淬硬钢铣削加工过程进行数值模拟,得到了铣削过程中的切削力、切削温度,在此基础上分析了切削过程中切削速度、切削深度、刃倾角对切削力变化的影响。切削过程的三维数值模拟为多硬度淬硬钢铣削加工过程的工艺参数选择及刀具几何参数的合理确定提供了参考。     

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢切削力研究

采用四种不同涂层硬质合金铣刀高速铣削四种不同硬度的淬硬钢材料,研究了刀具涂层成分、工件材料硬度以及切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)对切削力的影响。研究表明：随着切削速度的增大,淬硬钢P20和S136的切削合力影响较小,而对于淬硬钢SKD11和PM60,改变切削速度对切削合力影响显著。随着切削速度的增大,四种不同涂层刀具切削淬硬钢S136产生的切削合力先快速增大后缓慢减小,刀具切削力大小顺序一直保持为TiSiN>CrSiN>AlCrN>TiAlN,其中TiAlN涂层相对于其余三种刀具涂层在降低切削力、减少工件与刀具之间的相互摩擦具有优势。切削参数的变化对切削力的影响与淬硬钢工件硬度的变化存在相互影响,淬硬钢硬度低于HRC55时,切削工艺参数的变化对于切削力的变化影响不明显;而当淬硬钢硬度高于HRC60时,随着切削工艺参数的增大,切削力发生显著变化。     

干式铣削对淬硬钢表面残余应力的影响研究

以SKD11淬硬钢为高速铣削研究对象,研究不同铣削参数对SKD11淬硬钢加工表面残余应力的影响.运用大型商业软件DEFORM-2D建立了干式铣削残余应力的有限元模型,并利用该模型分析不同切削参数对工件表面残余应力的影响情况及残余应力产生的原因;通过实验验证的方法将仿真的结果和实验结果进行对比得出模型误差小于16.4％,证明仿真模型可行.模拟实验得出:在高速铣削SKD11淬硬钢时,适当的减小切削速度和增大切削深度,可有效降低残余应力对加工表面质量的影响.     

模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

高速铣削淬硬钢表面粗糙度的试验研究

通过切削试验研究了高速铣削淬硬钢时刀具变量中的几何参数(铣刀的前角、后角、螺旋角)、工件变量(工件硬度)和切削参数变量(铣削速度、每齿进给量)对加工表面粗糙度的影响。根据对试验结果的分析得出高速铣削淬硬钢工件表面粗糙度的变化规律。     

高硬度淬硬钢高速铣削过程的切削温度研究

通过设计在不同加工工艺参数条件下高速铣削高硬度(48HRC～68HRC)淬硬钢试验,研究了切削温度信号的特征,分析了切削温度与淬硬钢材料硬度、切削工艺参数的关系。结果表明:随着淬硬钢材料硬度的增大,切削温度呈现递增趋势,4种淬硬钢的切削温度随材料硬度变化顺序为:PM60SKD11S136P20,其中,PM60材料的切削温度远高于其余3种淬硬钢材料;随着切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)的增大,4种涂层铣刀的切削温度基本呈现出逐渐增高的趋势,其中TiSiN和TiAlN涂层铣刀的切削温度增高幅度大于AlCrN和CrSiN涂层铣刀。建立了4种涂层铣刀高速铣削淬硬钢S136的切削温度多元回归预测模型,可应用于淬硬钢S136的切削温度预测。     

小直径铣刀高速铣削淬硬钢薄壁件的切削参数优化

以正交试验为基础,采用小直径铣刀高速铣削淬硬钢薄壁件,研究不同的切削参数对淬硬钢薄壁件高速铣削时的径向切削力、振动以及工件表面粗糙度的影响并对切削参数进行优化.首先将研究目标化为衡量产品质量稳定性的SN比;然后采用主成分分析法将多目标质量特征转化为单目标质量特征并结合方差分析对切削参数进行优化,不仅分析了切削参数对综合质量目标影响的显著性,而且得出了较为合理的切削参数,对淬硬钢薄壁件的高速铣削具有一定的指导意义.     

小直径铣刀圆弧进刀方式铣削力的研究

使用整体硬质合金小直径平底铣刀,对淬硬钢45钢进行高速铣削实验。以圆弧进刀的方式对工件进行侧铣,分析圆弧进刀阶段各切削参数对切削力的影响趋势。结果表明,在试验参数范围内,随轴向切深、径向切宽、每齿进给量、主轴转速的增大而减小,且3个分力中对切削分力Fy影响较大;切削旋转半径对Fx方向切削力影响最大,且随旋转半径增大而减小;随工件硬度的增加,切削力Fx、Fy降低;刀具夹持量的增加导致切削力降低,而夹持量在不小于60%时,切削力变化微小。     

球头刀铣削淬硬钢倾斜表面切削力试验研究

采用正交试验方法,使用PCBN涂层硬质合金球头铣刀,对不同铣削参数下的52HRC淬硬钢Cr12MoV倾斜表面进行了铣削试验。研究了各工艺参数对切削力的影响规律。试验结果表明:三向力中,Fz远大于Fx和Fy的切削分力,Fz为主铣削力;切削深度对主铣削力的影响大于进给速度、工件倾角和主轴转速对其的影响;工件倾角16.7°,主轴转速6000r/min,进给速度800mm/min,切削深度0.1mm为优选工艺条件。同时,对比试验表明,采用顺铣方式能有效减小切削力,改善铣削稳定性。本文研究结果对淬硬钢Cr12MoV铣削工艺参数的优化具有一定的参考价值。     

高速铣削P20和45淬硬钢的切削力

使用TiAlN涂层的整体硬质合金球形立铣刀，对45钢（52HRC、48HRC、42HRC）及P20钢（41HRC、33HRC）进行了高速铣削试验。基于材料变形下的流动应力方程及剪切角理论，分析了切削速度、工件硬度、材料性能对切削力的影响。试验中的切削参数如下：切削速度为156～816m／min，每齿进给量为0．1mm，轴向切削深度为3mm，切削宽度为1mm。结果表明：高速铣削淬硬钢产生锯齿形切屑，切削速度和工件硬度对切削力有显著影响。     

精车45淬硬钢切削力的研究

45淬硬钢的主要性能是硬度高、强度高、脆性大、导热性差、切削加工性差,切削加工困难大。它在切削加工中有以下特点:切削力大、切削温度高,刀具易磨损;淬硬钢径向切削力较大;切削淬硬钢时切屑与前刀面接触长度短,因此切削力和切削温度集中在切削刃附近,易使刀具磨损和崩刃;易获得较高的表面质量。为了获得更高的加工精度和表面粗糙度,论文对45淬硬钢切削力进行了研究。     

高速铣削3Cr2Mo钢时硬度对表面粗糙度的影响规律

在相同的铣削参数下,对硬度为31HRC和41HRC的3Cr2Mo淬硬钢进行高速铣削试验,结果表明:工件硬度不同,铣削参数对表面粗糙度的影响截然相反.高硬度下,进给量的影响占主导地位;低硬度下,切削速度对表面粗糙度的影响占主导地位.根据高速切削机理,分析了铣削参数在不同工件硬度下对表面粗糙度的影响规律.     

考虑刀‑屑变摩擦因数的铣削力预测

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀?屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr12MoV淬硬钢过程为研究对象,根据前刀面温度分布和刀?屑间相对滑移速度建立摩擦因数的经验模型。在考虑材料硬度和刀具后刀面磨损的基础上建立第1剪切区、第2剪切区和第3剪切区受力预测模型,并通过离散微元法建立整体铣削力预测模型。仿真结果与铣削实验测得的结果有很好的一致性,验证了所建立模型具有较高的预测精度,进一步证明了随着后刀面磨损宽度的增加,铣削力随之增大。该结果为Cr12MoV淬硬钢铣削加工加工参数优化提供了理论支持。     

淬硬钢模具型腔铣削稳定性分析

在淬硬钢模具型腔铣削加工过程中,模具型腔表面曲线曲率不断的变化会引起实际切削参数的变化,偏离程序中设定的名义参数,各刀齿铣削状态不再完全相同。针对淬硬钢模具型腔曲线铣削过程的未变形动态切削厚度,实际径向切深、刀具-工件接触区域等进行修正,并建立铣削动力学模型,运用全离散法进行铣削稳定性分析,得到铣削稳定叶瓣图;并分析模具型腔形状参数和铣削工艺参数对铣削稳定性的影响,为铣削加工时切削参数的选择,改善工件的表面质量提供依据。     

干式车削不同淬硬状态工具钢三向切削力的试验研究

通过使用PCBN刀具精密干式车削不同淬硬状态(51、55、58、62、65±1 HRC)工具钢Cr12MoV的试验,分析了淬硬状态对三向切削力的影响规律。试验表明:随工件硬度的升高,主切削力与径向力先逐渐增大,后急剧减小;而进给力在很小范围内波动。EDS分析进一步表明:工件硬度达到65±1 HRC时,会因工件表面材料的脆性而减小切削力;而当工件硬度达到62±1 HRC时,由于切削温度的升高而在切屑与刀具前面产生粘结作用,从而引起切削力增大。试验结果对精密干式切削淬硬工具钢具有实际的指导意义与参考价值。     

高速铣削45钢工件硬度对切削力及表面粗糙度影响的试验研究

通过对45钢高速铣削试验,研究了工件材料硬度对切削力以及工件表面粗糙度的影响趋势。结果表明,当工件硬度低于HRC50时,随工件硬度的增大,切削力减小、表面粗糙度增大;而工件硬度高于HRC50时,随着工件硬度的增加,切削力增大,表面粗糙度值减小。提出了切削硬度的概念,揭示了切削过程中材料硬度的变化机理,对以上影响规律进行了合理的解释,同时对工件硬度、切削温度、粗糙度、切削力之间的内在相互作用进行了分析。     

小直径球头铣刀铣削淬硬钢的试验研究

通过采用直径为 1 5mm的TiAlCN涂层硬质合金球头铣刀对S136淬硬模具钢进行中高速干式切削实验 ,分析了淬硬钢铣削时切削速度、进给速度和切削深度对切削力的影响规律 ,分析了不同切削用量对铣削过程的振动和噪声的影响 ,提出了合理选择切削参数的原则和改善加工过程稳定性的途径     

不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响

为了更好探究不同结构参数对铣刀铣削H13淬硬材料性能的影响,选用直径与圆弧半径均相同的三种硬质合金铣刀,设定不同的切削螺旋角、周刃前角以及周刃后角,选用立式加工中心对H13淬硬材料进行加工,收集与分析三种不同结构参数刀具的切削力、断屑性能以及磨损量,结果表明当刀具周刃前角和后角等变大时,刀具切削力会越来越小,同时周刃前角对刀具切削力的影响更大;切削螺旋角对铣削温度的影响最大,当切削螺旋角为30°时切削温度最小;当铣刀的周刃前角较大时,能够更好将切屑排除出去,并减小切削力,降低磨损量。     

淬硬钢斜面铣削路径试验研究

对淬硬钢斜面铣削路径进行了试验研究。针对45°倾角淬硬钢斜面铣削路径,采用常规等高铣削、沿斜面铣削及多种角度非常规沿斜线铣削进行了加工试验,测定切削过程中的切削力、切削振动及已加工表面的粗糙度。对试验结果进行对比分析,得出各种斜面铣削路径的加工特性,进而对斜面铣削进行优化。