碳纤维复合材料切削加工技术研究进展

碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced composite,CFRP)具有独特的轻质、高强、高硬、耐高温等特性,广泛应用于航空航天领域.然而,随着CFRP由次承力结构件转为主承力结构件,其切削加工问题日益凸显.文中阐述了CFRP切屑形成机制、切削力、切削热、刀具磨损和加工缺陷研究现状,总结了钻削、铣削时的加工参数和刀具参数对切削力、切削热和刀具磨损的影响.剖析了CFRP加工过程中分层、撕裂和毛刺缺陷产生的原因和影响因素,介绍了刀具材料和结构的研究进展.并综述了螺旋铣孔、超声振动辅助加工、以磨代钻制孔等CFRP加工的新工艺特点及应用,同时指出了CFRP切削加工有待进一步解决的问题.     

高速切削加工研究工作回顾

由于生产率和精确度高以及表面加工质量好,高速加工技术已成为一种先进制造技术.本文综述了近十年来上海交通大学在高速加工技术方面的研究工作,主要包括:通过优化刀具几何结构、刀具涂层优选和高性能涂层研发等研究,开发新型高速切削刀具;通过评估典型难加工材料的切削加工性能,系统研究难加工材料的高速切削加工机理;采用有限元方法对高...     

基于高速切削技术中刀具材料性能的研究与应用

高速切削是先进制造技术中最重要的加工工艺之一,而刀具材料是实现这一工艺的关键,结合国内外研究情况,对高速切削刀具材料的种类、性能、发展和应用情况进行了综合评述,并总结了高速切削刀具材料当前的研究特点及发展趋势。     

镍基合金小直径深孔加工工艺

本文针对传统的钻、扩、铰难以加工的高温合金材料（钛、镍、钴等合金）深径比30-60的小直径深孔加工的技术难题,采用内冷合金钻头和枪钻相结合的方法、改进刀具夹持方式、优化钻削策略及切削参数,掌握了小直径深孔加工工艺的技术关键。     

镗杆的优化设计

机床行业中内孔加工约占整个机械加工工作量的1/4,而深孔加工又在内孔加工中占有很大的比例。深孔加工中最常见的问题就是由于孔的直径限制了刀具的设计。当镗杆的长径比较大的情况下,镗杆的静态刚度和动态刚度都随之明显下降,在切削过程中引起切削颤振,轻者使被加工表面粗糙度恶化,重者使加工无法正常进行。     

激光导向的深孔镗新技术

本文介绍了激光测量刀具位置与倾斜角的方法、刀具状态与孔偏转的关系、刀具激光导向的方法、凸轮旋转角与刀具位移的关系,以及闭环控制方法。分析了激光导向加工时孔产生的误差,实验结果表明,采用激光导向的深孔加工新技术能有效地防止孔偏差。     

对极薄切削若干问题的分析

针对超精密切削的实现条件，即锋利的金刚石刀具和高精度、高刚性的切削机床及其他周边技术的支持，对极薄切削进行了分析．在其他加工条件固定时，金刚石刀具的刃口钝圆半径影响稳定切削时的切削厚度，进而影响切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损和已加工表面质量．最小切削厚度的获得是反映超精密切削加工水平的重要标志，因此对极薄切削进行分析具有重要意义．     

基于遗传算法的刀具路径优化排布方法

为缩短数控(NC)加工时间和提高加工效率，提出了一种新的基于遗传算法的刀具路径优化排布方法.该方法以加工代码分析为基础，将刀具路径分解为一系列切削路径组和对应的辅助运动路径，根据加工类型将切削路径细分为开放式切削路径和封闭式切削路径.构造了一种新的分段染色体模型，将染色体分为主节和附加节，用不同的编码方法对开放式切削路径和封闭式切削路径进行编码表示.采用改进的遗传算法，对分组后的切削刀具路径进行优化运算，得到了刀具路径排布的近似最优解.实验结果表明，该方法具有良好的优化效果，可以明显缩短辅助运动路径的总长度，减少加工时间.     

钛合金TC4的切削温度场分析及刀具磨损研究

在硬质合金刀具切削加工钛合金过程中,刀具磨损是限制刀具寿命的主要因素之一,而切削温度与刀具磨损、加工精度和工件加工表面的完整性密切相关。因此,研究切削过程中的切削温度变化规律及刀具磨损规律有助于提高生产率,降低生产成本。借助Deform-3D有限元软件,对硬质合金刀具切削钛合金过程中的切削温度场及刀具磨损进行了仿真分析,得出了切削速度、进给量、切削深度和刀具前角的动态变化对切削温度的影响规律以及刀具磨损量随切削温度的变化规律,此规律对切削参数的选择和刀具寿命及磨损的研究具有重要的指导作用。     

冷硬铸铁激光加热辅助切削实验研究

冷硬铸铁具有很高的硬度、强度和很好的耐磨性，但其切削加工性能很差。激光加热辅助切削是加工冷硬铸铁这种高硬材料的有效方法。进行了常规切削和激光加热辅助切削对比性实验研究，检测了切削力随切削深度和切削速度的变化规律，实验结果表明，激光加热辅助切削冷硬铸铁时切削力下降非常明显，接近50％；进行刀具磨损实验，加热辅助切削明显减轻了刀具的磨损，磨损量降低了24％，提高了刀具的寿命。     

金属的切削毛刺控制技术的研究

以金属切削运动和刀具切削刃为基准阐述了毛刺分类体系的优势,指出了影响毛刺尺寸、形状及其变化规律的主要因素.进而提出了附件加工法、改进刀具结构法、切削参数调整法和切削方式选择法等抑制或减小毛刺的若干方法.     

阶梯孔加工专用金刚石涂层刀具的制备装置研究

孔加工在机械加工领域是比较常见的加工工艺,而阶梯孔加工又占有比较重要的地位,应用范围比较广。汽车刹车片材料属耐磨材料,普通硬质合金刀具容易磨损、生产效率低、生产加工成本高。金刚石涂层刀具在钻削此类材料时,往往具有良好的切削加工性。采用上海交通大学研制的热丝CVD沉积装置,针对阶梯孔加工专用刀具的金刚石涂层技术,进行制备装置的研究。     

基于正交切削模拟的直齿圆柱铣刀前角优化

为了优化设计直齿圆柱铣刀前角以延长刀具使用寿命，建立了金属切削加工的平面应变有限元模型.该有限元模型基于切削加工的热 弹 塑性有限元方程和力学边界条件的简化，综合了切屑的几何和物理分离标准，利用修正的库仑摩擦定律定义了刀 屑间的摩擦.模拟了不同刀具前角和不同切削速度条件下的切削加工过程.结果分析表明，在相同材料去除率情况下，刀具前角越大，刀具前刀面上的切削温度越低，刀具具有较长的使用寿命.通过优化刀具前角，提高切削速度，切削力和切削温度变化较小，但是显著提高了材料去除率.     

浅论国内外刀具的发展趋向

本文综合论述了目前金属切削刀具发展中的几个主要趋向,指出采用新型刀具材料和高效率刀具;改进刀具的几何角度及刀具结构对提高切削加工效率,攻克切削加工中的某些关键问题具有重要意义,文中还对加工难加工材料的刀具和自动线刀具的要求和特点,作了扼要的介绍。     

螺旋铣孔技术研究进展

作为一种新型制孔方式,螺旋铣孔工艺具有切削过程平稳、切削力小及使用单一刀具可加工多种直径孔等诸多优点,被广泛应用于以飞机装配为代表的机械制造业。以螺旋铣孔工艺为研究对象,分析其相对于传统钻孔工艺的优点,从运动学、动力学和虚拟样机设计等角度,阐述了螺旋铣孔技术的研究进展,并展望了其研究方向。     

高速切削刀具的分析研究

介绍高速切削技术在机械加工上的优势,通过高速切削加工对刀具材料、刀具结构、几何角度和安全性的要求分析影响刀具寿命的因素,得出高速加工切削力、切削温度、刀具寿命、表面粗糙度及切削稳定性影响规律,对今后的实践加工具有参考和借鉴作用.     

切削难加工材料刀具失效机理及其材质优选的试验研究

对不同牌号(组织结构)的硬质舍金刀具，进行断续切削难加工材料3Cr-1Mo-1／4V铜的对比试验，通过对所选的刀具产生的粘结破损和破损区域大小以及刀具在断续切削过程中粘蛄破损的机理进行比较分析，优选出适合加工3Cr-1Mo-1／4V铜的刀具材料，提高加工效率，改善切削条件，提高刀具性能及使用寿命。     

超硬刀具在高速、超高速切削中的应用

介绍了陶瓷刀具、金刚石刀具和立方氮化硼刀具的特性以及应用.并通过两例难加工材料的高速切削实例来说明超硬刀具材料在高速、超高速切削加工中的应用.     

特种蓄能器壳体加工方法的研究

针对特种充气式蓄能器壳体的加工，分析了难切削金属材料薄壁零件的加工特点，提出了加工过程中工件的合理装夹方法，研究了选用合适的刀具材料、优化刀具几何参数及切削参数等措施对零件加工质量的影响。     

精密深孔加工技术的探索与研究

精密深孔加工是精密车削的重要组成部分。精密深孔加工时,特别当孔的直径较小而孔深较深时,加工就更困难,必须对切削刀具和加工工艺采取一系列措施,以改善可加工性。通过对深孔加工刀具深孔麻花钻、枪钻、喷射钻的结构特点、加工原理及加工优势等方面进行分析,在几个加工方法中进行试验与研究,结合零件实际,探索深孔加工方法。通过试验研究,总结出一套在带有深孔钻功能的数控车床上,用枪钻加工孔径范围Φ5-10mm,深径比15-30的深孔加工方法。