高速加工刀具系统动平衡

刀具系统在高速旋转下,系统的不平衡会产生很大的离心力,引起机床主轴和刀具系统的振动,影响被加工工件的精度和机床的磨损.因此研究高速加工刀具系统的动平衡技术是推广应用高速切削加工技术的重要内容.目前,许多国家都对高速加工工具系统进行研究,包括动平衡标准、动平衡方法、动平衡仪器等.刀具系统的动平衡与多种因数有关.研究表明未经过动平衡的刀具在转速较高时,离心力会引起刀具系统的变形,影响刀具和主轴寿命,同时对加工质量也会产生严重的后果.所以使用高速刀具必须经过动平衡.     

高速切削刀具的动平衡

高速切削不但要求刀具具有良好的耐热性、耐磨损性和抗破损性,同时对其动平衡质量也提出了严格要求。高速切削时,由于主轴转速很高,不平衡质量将引起非常大的惯性离心力,影响刀具寿命、加工精度和加工效率。对引起主轴－刀具系统不平衡的影响因素进行分析并介绍刀具的动平衡技术。     

高速切削的安全性研究

高速切削加工时,高速旋转刀具系统(刀刃、刀柄、刀盘、夹紧装置)承受着很大的离心力,积聚着巨大的能量。刀具系统的不平衡直接影响加工质量、刀具寿命和机床精度,降低刀具的连接刚度。当主轴转速达到刀具结构强度的临界转速时容易使刀具系统夹紧力失效,造成刀片和夹紧元件的甩飞和刀体爆碎。飞出的元件和碎片具有很高的动能,可能造成重大事故和人身伤害。因此,解决伴随着高速切削而出现的安全问题成为进一步推广高速切削技术的前提。1·高速切削刀具系统的动平衡引起高速切削刀具系统不平衡的主要因素有:刀具的平衡极限和残余不平衡度;刀具…     

磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量不平衡系统动态特性研究

针对磁悬浮铣削电主轴在切削过程中因切屑进入刀具容屑槽中而导致“刀具-主轴”系统质量变化,进而引起系统回转精度不稳定的问题,以变质量质点理论为依据建立“切屑-刀具-主轴”系统的变质量动力学模型。分析系统的不平衡质量变化时所引起的系统振动,进而导致磁悬浮轴承定/转子间气隙磁场不均所产生不平衡磁拉力,并利用等效磁路法建立不平衡磁拉力模型。利用Riccati传递矩阵法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统的稳态动力学模型,得到系统的模态参数和初始偏心质量影响下的不平衡响应。考虑铣削力、变质量力、切屑质量不平衡离心力和不平衡磁拉力等因素,采用Newmark-β算法求解磁悬浮铣削电主轴转子-刀具变质量系统的瞬态动力学模型。对系统从起动到切削过程的动态响应进行仿真分析,结果表明,质量不平衡是影响磁悬浮铣削电主轴转子-刀具系统稳态响应的主要因素;在切削过程中,变质量力是影响系统瞬态响应的主要因素;不平衡磁拉力对系统响应的影响与系统的稳定性成负相关与系统的振幅成正相关。     

高速切削刀具系统的不平衡计量和动平衡

高速切削刀具系统是高速切削不可缺少的部份,潜藏着巨大市场和商机。该文介绍了刀具系统不平衡量的定义、不平衡量的标准和计算方法,以及目前对刀具系统作动平衡的几种方法,并针对实际使用提出了几点建议。     

刀具设计与众不同

山特维克可乐满：Chdster Richt 标准切削刀具的细微改变或者重大改进后可以对切削加工结果产生巨大影响。某些零件特性需要使用非标刀具才能加工,或者获得更高效率的切削,可以通过多种途径使刀具专用于某项应用：特别设计的刀具、类似标准的刀具或刀具模块化选项。切断和切槽涉及许多不同类型的切削,往往不需要使用标准刀具。     

刀具设计与众不同

标准切削刀具的细微改变或者重大改进后可以对切削加工结果产生巨大影响。某些零件特性需要使用非标刀具才能加工,或者获得更高效率地切削。可以通过多种途径使刀具专用于某项应用：特别设计的刀具、类似标准的刀具或刀具模块化选项。     

硬质合金刀具切削Ti6Al4V的磨损机理及特征

为研究硬质合金刀具在不同切削速度下切削钛合金时,刀具材料中的合金成分对刀具磨损机理及特征的影响,采用YG8、YT15和YW2三种牌号的硬质合金刀具进行干切削Ti6Al4V试验。研究切削速度分别为48 m/min、71 m/min、100 m/min时,三种硬质合金刀具的磨损形貌与磨损机理,分析在低、中、高速切削时三种刀具的磨损机理对其磨损速度的影响。结果表明:低速切削时三种刀具均以黏结磨损为主;高速切削时YG8刀具仍以黏结磨损为主,YT15刀具在发生黏结磨损的同时会产生一定程度的扩散磨损和氧化磨损,YW2刀具的磨损中黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损占据同样地位;高速切削时选用YW类刀具更为适合。     

提高刀具系统刚度的切削振动消减措施

通过切削振动物理模型,分析了刀具产生切削振动的原因以及降低切削力、抑制刀具振动的方法。刀具系统静态和动态刚度对大悬径比深孔和型腔加工切削振动影响较大,重点介绍了提高刀具系统刚度的削振措施。     

高速车削钛合金时硬质合金刀具和涂层刀具的寿命分析

采用硬质合金刀具和硬质合金TiMN涂层刀具对Ti-6Al-4V钛合金进行高速干车削正交试验,并通过多元线性回归分析得出硬质合金刀具和涂层刀具的寿命经验公式.分析表明:随着所选用的切削参数值的升高,刀具的使用寿命急剧减少,其中速度v对刀具使用寿命的影响最大.涂层刀具在低速切削加工钛合金时其寿命优于未涂层刀具,随着速度的提高,涂层刀具的优势迅速减小.当切削速度低于85 m/min,刀具寿命经验公式可以作为数控机床自动换刀的刀具寿命标准.     

MACHINING PARAMETERS OPTIMIZATION FOR ALUMINA BASED CERAMIC CUTTING TOOLS USING GENETIC ALGORITHM

Alumina-based ceramic cutting tools can be operated at higher cutting speeds than carbide and cermet tools. This results in increased metal removal rates and productivity. While the initial cost of alumina based ceramic inserts is generally higher than carbide or cermet inserts, the cost per part machined is often lower. Production cost is the main concern of the industry and it has to be optimised to fully utilize the advantages of ceramic cutting tools. In this study, optimization of machining parameters on machining S.G. iron (ASTM A536 60-40-18) using alumina based ceramic cutting tools is presented. Before doing the optimization work, experimental machining study is carried out using Ti [C,N] mixed alumina ceramic cutting tool (CC 650) and Zirconia toughened alumina ceramic cutting tool (Widialox G) to get actual input values to the optimization problem, so that the optimized results will be realistic. The optimum machining parameters are found out using Genetic algorithm and it is found that Widialox G tool is able to machine at lower unit production cost than CC 650 tool. The various costs affecting the unit production cost are also discussed.     

MACHINING PARAMETERS OPTIMIZATION FOR ALUMINA BASED CERAMIC CUTTING TOOLS USING GENETIC ALGORITHM

Alumina-based ceramic cutting tools can be operated at higher cutting speeds than carbide and cermet tools. This results in increased metal removal rates and productivity. While the initial cost of alumina based ceramic inserts is generally higher than carbide or cermet inserts, the cost per part machined is often lower. Production cost is the main concern of the industry and it has to be optimised to fully utilize the advantages of ceramic cutting tools. In this study, optimization of machining parameters on machining S.G. iron (ASTM A536 60-40-18) using alumina based ceramic cutting tools is presented. Before doing the optimization work, experimental machining study is carried out using Ti [C,N] mixed alumina ceramic cutting tool (CC 650) and Zirconia toughened alumina ceramic cutting tool (Widialox G) to get actual input values to the optimization problem, so that the optimized results will be realistic. The optimum machining parameters are found out using Genetic algorithm and it is found that Widialox G tool is able to machine at lower unit production cost than CC 650 tool. The various costs affecting the unit production cost are also discussed.     

面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统

切削刀具制造商面临围绕大量工件材料和加工特征为客户提供合理刀具和切削参数的现状,切削工艺规划的核心步骤也是刀具和切削参数的确定。确定刀具和切削参数一般多从零件材料角度出发,可能导致工件与刀具不匹配。文中提出面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统的开发。系统包括车削特征、铣削特征、钻削和镗削加工特征,系统利用特征图形作为用户交互式接口,采用关系数据库结合数据驱动和规则推理逻辑来选择刀具和切削参数,利用数学模型计算过程参数包括单工步加工工时、切削功率、最大粗糙度等,并辅助制定工序。以车刀和车削参数选择为例,介绍该系统的实现方法。该系统可以辅助设计师及工艺人员选择合理的刀具和切削参数。     

复杂曲面模具加工系统综合刚度场建模与分析*

在加工汽车覆盖件模具复杂曲面时,机床-刀具刚度、刀具位姿变化、模具型面变化都会影响加工系统综合刚度,进而影响模具加工精度。以四轴数控加工中心为例,针对模具曲面特征设置相应采样点,依据多体小变形理论,通过点传递矩阵、雅可比矩阵等完成该采样点的加工系统综合刚度建模,并引入了力椭球。在刀具不同的空间姿态下,通过力椭球分析了机床横梁、刀柄、刀具、模具曲面特征等对加工系统综合刚度性能的影响,揭示了曲面模具加工系统综合刚度的分布规律。最后通过试验证明,该理论模型可以有效地优化复杂型面模具加工工艺,减小模具的加工误差。     

车削数据库的研究与建立

本文在对车削数据进行搜集和评价的基础上,建立了车削数据库系统并开发了应用程序。该系统可以指导用户选择合适的刀具材料,提供车削参数,对加工表面质量进行预测并分析刀具非正常损坏的原因。该系统的建立有助于刀具的合理运用和提高生产率。     

高速切削刀具的发展现状

对国内外高速切削刀具的发展现状进行了综合评述 ,重点介绍了高速切削刀具材料和高速切削刀具技术 (包括刀具动平衡技术、刀柄系统、刀具安全性、可转位面铣刀结构、刀具监测技术等 )的开发及应用     

高速车削数据库的研究与开发

在对高速车削数据进行搜集和评价的基础上，建立了高速车削数据库系统并开发应用程序。该系统可以指导用户选择合适的刀具材料，提供高速车削参数，对加工表面质量进行预测并分析刀具非正常损坏的原因。该系统的建立有助于推动高速切削技术的推广及应用。     

Enhancing the machining performance by cutting tool surface modifications: a focused review

In machining, cutting tools suffer from severe surface wear, especially in the cutting of difficult-to-cut materials. A major cause of tool wear is the friction generated at the tool-work and tool-chip interfaces, which produces a great deal of frictional heat and abrasion. In order to extend tool life and improve the quality of machined components, a host of techniques have been applied to modify the rake and flank faces of cutting tools. These techniques aim at providing cutting tools with improved resistance to external loading, better tribological performance and/or better chemical stability. This article presents a review of the fundamentals behind which the friction and wear in machining are reduced by modifying the cutting tool surface with the commonly used techniques, such as surface coating, high energy beam treatment, and surface texturing. The effects of these surface modifications on improving the cutting performance are also analyzed. Future research directions are finally discussed.     

数控加工中心刀具信息集成技术的研究与开发

本文研究开发的数控加工中心机床刀具信息集成技术，是一个集成化的管理系统软件，可以实现加工中心模块式组合刀具库的管理、多标准刀具系统刀具及切削参数选择的功能，解决了工艺设计中的自动配刀、刀具管理集成和工艺文件自动输出等问题。     

硬质合金刀具车削氧化铝陶瓷生坯的磨损机理研究

陶瓷生坯是未经烧结的陶瓷压坯,粉体颗粒间未形成冶金结合力,没有陶瓷的硬、脆等特性,因此可以利用这一优点用车削方式加工陶瓷生坯。用冷等静压技术制备Al2O3陶瓷生坯柱体进行车削试验,探究陶瓷生坯切削加工质量和刀具磨损机理。试验表明刀具主要受到磨粒磨损且适当改变切削参数能明显改善加工表面质量和刀具寿命;并且在试验参数范围内,随着背吃刀量的增加,刀具寿命随之增加;进给量对刀具寿命影响不明显。