Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

Cu-Ni-Sn合金精加工表面残余应力有限元仿真研究

为研究Cu-Ni-Sn合金精加工后表面残余应力层深分布及大小,根据室温和高温下Cu-Ni-Sn合金流动应力—应变曲线数据,构建了试验条件下Cu-Ni-Sn合金的J-C本构模型,采用有限元分析法研究了切削参数和刀具几何角度对Cu-Ni-Sn合金加工表面残余应力的影响规律,并采用正交试验法和极差分析法对表面残余应力进行了优化分析。分析结果表明：Cu-Ni-Sn合金精车加工后,表层残余应力呈现“勺型”分布,表层残余拉应力沿深度方向转变为压应力;表层最大残余拉应力和最大残余压应力与切削速度和切削深度呈正相关,最大残余拉应力随刀具前角增大而减小;表层残余拉应力与最大残余压应力随刀具后角的增大而减小;采用正交试验法和极差分析法得到对表层最大残余拉应力的影响显著性排序为切削速度>刀具前角>刀具后角>切削深度。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用JobnSOn—Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热一机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律。结果表明：已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力。表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小。各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

蠕墨铸铁绿色车削性能研究

通过在干切削、MQL、微量油膜附水滴三种绿色切削方式下进行蠕墨铸铁切削加工的对比试验,研究了不同涂层刀具下的切削力、切削温度、表面粗糙度、刀具磨损以及不同类型的润滑油对车削蠕墨铸铁的影响。研究结果表明:在切削速度小于80m/min时,干切削、MQL、微量油膜附水滴三种冷却方式下的切削力相差不大;在切削速度大于80m/min时,微量油膜附水滴冷却润滑技术对切削力的影响显著;不同冷却方式下,需要配合使用合适的涂层刀具才能获得最小的切削力、最低的切削温度、最小的表面粗糙度以及最低的刀具磨损率;不同类型的切削油对切削温度、表面粗糙度、后刀面磨损产生不同影响,其中,2000-10润滑油可以获得高的表面质量,2000-25润滑油可以获得低切削温度以及较低的刀具磨损率。     

低温最小量润滑高速铣削钛合金的试验研究

基于复合制冷技术研制了一种低温最小量润滑供给装置,在低温最小量润滑(cryogenic minimum quantity lubrication,低温MQL)条件下进行高速铣削钛合金试验,研究了低温MQL对刀具与工件材料的摩擦接触状态、刀具磨损及已加工表面粗糙度的影响。将测量的铣削分力转化为切向铣削力和径向铣削力,以分析高速铣削时刀具与工件材料的摩擦接触状况。研究结果表明:低温MQL可使峰值径向铣削力减小27.6%～34.3%,有效地改善了刀具与工件材料的摩擦接触状态;降低低温MQL的温度有益于微量润滑油润滑功能的发挥并改善刀具与工件材料的摩擦接触状态,可延长刀具寿命,减小已加工表面粗糙度,但效果不明显;低温MQL的良好润滑作用可有效延长高速铣削钛合金时刀具的寿命。     

低温微量润滑切削304不锈钢的实验研究

低温MQL切削是低温冷风与微量润滑（MQL）相结合的一种绿色环保加工技术。采用改造的YT15刀具对304不锈钢进行低温MQL切削实验,并比较干切削、湿切削、低温MQL切削三种方式对工件的表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明,低温MQL采用高压低温冷风冷却润滑,高压冷风可直接将润滑油带入刀-屑和刀-工件接触区域,起到更好的润滑作用,有效降低切削区的温度;相对干切削和湿切削,低温MQL切削能明显降低表面粗糙度,改善其断屑性能,获得较好的切屑形态。     

微量润滑技术切削7075铝合金试验研究

采用传统切削液冷却方式加工7075铝合金时,工件表面粗糙度较高,表面质量差,资源消耗大。针对上述问题,通过对采用微量润滑切削加工7075铝合金的研究,设计了微量润滑冷却与切削液冷却的对比试验。试验结果表明,增加微量润滑喷雾油量可以在一定程度上降低工件表面粗糙度,随着喷雾油量的增加,其对工件表面粗糙度的影响减小,最终趋向平稳状态。当切削速度为200～400 m/min时,使用2种润滑方式得到的工件表面粗糙度随着速度的增加而变小;当切削速度从200～400 m/min继续增大时,采用微量润滑冷却方式得到的工件表面粗糙度随着切削速度的增加而增大,在600 m/min的切削速度时最为明显。微量润滑相比于传统切削液冷却具有更好的润滑性能,可以减少因为切削过程中润滑不良而产生的表面不良缺陷。     

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明：大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。     

钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响研究

研究车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响规律,为车削加工GH4079高温合金选择合理的加工参数提供实验基础依据。采用车削速度为280~560m/min,切削深度为0.5~1.0mm,进给量为0.035~0.088mm/r的车削参数对GH4079高温合金进行车削加工,并用CALISUM表面粗糙度仪、显微硬度仪及X射线应力衍射仪对GH4079高温合金车削表面特征(表面粗糙度、表面显微硬度及表面残余应力)进行测定。GH4079高温合金车削表面粗糙度值在Ra502~Ra1 121nm范围内变化,表面显微硬度值在570.2~677.3HV范围内波动,进给方向残余应力σr(X)呈压应力状态,而垂直于进给方向残余应力σr(Y)呈拉应力状态。研究结果表明:表面粗糙度和表面显微硬度对切削速度的变化最为敏感,表面残余应力对切削深度的变化最敏感;表面粗糙度和表面显微硬度均随切削速度的增加而减小;表面残余压应力随切削深度的增大而增大,表面残余拉应力随切削深度的增大而减小。     

不同参数对汽车Ti-6Al-4V气门座圈切削刀具磨损的影响

以汽车Ti-6Al-4V气门座圈为研究对象,研究了PCD金刚石刀具在切削加工中的切削力、进给力、刀具寿命及表面粗糙度随着切削速度和冷却压力的变化规律。试验表明:常规冷却下的刀具切削力随着切削速度的增加而增加,在切削速度207m/min、冷却压力20MPa时取得最小切削力;进给力随着冷却压力的增加先增加后减小,且在切削速度为262m/min时进给力最小;刀具寿命随着切削速度的增加而减小,常规冷却下刀具寿命最短,在切削速度150m/min、冷却压力为20MPa时,刀具寿命最大;表面粗糙度随着切削速度和冷却压力的增加先减小后增大,在冷却压力为10MPa和200m/min时,粗糙度最小。     

6061铝合金径向超声振动车削的表面完整性研究

为研究径向超声振动参数及切削参数对车削6061铝合金表面残余应力、表面粗糙度以及表面形貌的影响,采用与普通车削进行对比的方法对6061铝合金进行纵向超声振动切削试验。结果表明:与普通车削相比,径向超声振动辅助车削能显著提高零件加工表面的残余压应力;在两种切削方式下,表面残余压应力均随切削速度的增加而增大;在相同切削参数下,随着径向超声振幅的增加,6061铝合金加工表面的残余压应力变大;与普通车削相比,径向超声振动车削使工件表面的粗糙度变大,并且伴随振幅的增加,表面粗糙度呈上升趋势;通过对加工表面的三维形貌进行观测发现,超声振动辅助车削能有效抑制传统车削加工中的积屑瘤和鳞刺等表面缺陷,并显著提高加工表面质量。     

GH4169镍基合金已加工表面残余应力的仿真分析

针对薄壁GH4169镍基高温合金切削加工后表面残余应力大导致表面质量差的问题,研究了切削参数和刀具几何角度对已加工表面残余应力大小及其沿深度方向变化分布的影响规律,通过最小二乘法对所得结果进行了数值分析,侧重筛选对残余应力影响较大的因素,进而采用正交实验法和极差分析法分析刀具前角、后角对已加工表面残余应力的影响规律.结果 表明,工件表面残余应力沿层深呈现典型的"勺型"分布.最大残余拉应力受刀具前角影响最大,且随前角的增大迅速增大,受刀具后角影响次之,随后角的增大增长缓慢;前角为-5°时,残余拉应力最小;刀具后角为0°时,残余拉应力最小.所得结果验证了基于最小二乘法的已加工表面残余应力分析结论.     

ER8车轮车削加工表面完整性研究

研究了不同车削加工参数对ER8车轮表面完整性的影响，采用X射线残余应力仪、材料硬度仪、扫描电子显微镜以及三维表面轮廓仪测量了不同切削速度、切削深度和进给量条件下的车轮幅板表面残余应力、表面及剖面纵深硬度、表面形貌及粗糙度。试验结果表明：进给量从0.8mm/r增加至1.0mm/r,再增加至1.5mm/r的情况下，残余应力提升了16.15%和19.17%,表面粗糙度增长了52.9%和118.76%。不同车削加工参数对表面硬度、剖面纵深硬度影响不大。适当减小进给速度可提升车轮表面的粗糙度水平，降低车轮表面的粗糙度和残余应力，使车轮的表面完整性更好。     

不同铣削参数对镁合金（AZ31B）表面质量的影响规律研究

进行了端面铣削加工对镁合金AZ21B表面特征的性能实验。在干式加工环境下,以刀具前角、线速度、最大切削厚度、切削深度为影响因子,以表面粗糙度作为分析表面完整性的指标,采用硬质合金刀具进行实验,实验结果表明：镁合金铣削加工中,随着切削深度、线速度、最大切削厚度的增加,工件的表面粗糙度也随之增加,其中切削深度小于6 mm、线速度小于1800 mm/s、最大切削厚度小于0.07 mm时,表面粗糙度值均为Ra1.0μm以下,可实现镁合金的高精度加工;同时刀具前角对镁合金加工至关重要,表面粗糙度随着刀具前角的增加呈现先增加、后降低的规律;当刀具前角在8°～16°区间内,表面粗糙度逐渐增加;当刀具前角为20°时,工件的表面质量相对较高,表面粗糙度为Ra0.5μm左右;结合整体试验的加工情况,特殊情况下刀具前角可以优先选择负角度加工。     

不同刀具倾角下切削参数对TC4表面形貌影响规律研究

针对TC4钛合金曲面零件在精加工时因刀具倾角变化而导致表面形貌质量不稳定的问题,通过在20°,30°,40°,50°四个不同的刀具倾角下进行铣削试验,研究和分析不同刀具倾角下切削速度和每齿进给量对表面粗糙度和表面形貌的影响。结果表明：刀具倾角在20°～50°时,以v_c=55m/min的切削速度加工可稳定获得较好的表面质量;除了β=30°的试件表面外,其他试件中个别切削参数组合的加工表面出现垂直于加工刀痕的振动波纹,切削速度较大或每齿进给量较大时更易产生表面振动波纹,且切削速度越大,表面振动波纹频率越高;在试验的刀具倾角范围内,表面粗糙度随着切削速度的增加有减小的趋势,各刀具倾角下的减小程度不同,但当刀具倾角较大时,由于刀具振动加剧,加工表面质量反而下降,表面粗糙度值随着切削速度的增加而增大。     

PCBN刀具精车高硬度轴承钢的合理切削速度

本文考察了切削速度对ＰＣＢＮ刀具寿命、切削温度、切削力和工件表面粗糙度的影响，总结出ＰＣＢＮ刀具切削高硬度轴承钢时合理的切削速度使用范围。Ｘ射线衍射议的测量结果表明，用ＰＣＢＮ刀具加工的工件表面存在残余压应力．     

最小量润滑在振动钻削中的应用

为了有效地发挥最小量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)在钻削加工中的冷却和润滑性能,把MQL和振动钻削技术结合起来,对MQL在钻削加工(尤其是振动钻削)中的作用效果进行理论分析和试验研究,并对加工中的最大轴向力和表面粗糙度进行测量.研究结果表明,与普通钻削相比,振动钻削能够有效改善MQL的作用效果,通过合理选择参数,能使最大轴向力明显减小,表面粗糙度显著改善;增大振幅是提高MQL作用效果的有效途径,能够降低表面粗糙度,提高加工质量.     

刀具钝化对切削力及表面粗糙度的影响

目前有关刀具钝化对切削力和加工零件表面粗糙度的影响的研究比较少.通过单因素法对比试验,分别测出在不同切削参数下刀具钝化引起的切削力及加工后零件表面粗糙度的变化.分析结果表明,随着切削速度的增加,刀具钝化后的切削力增加了,Fx和Fz方向增加比较明显;随着径向、轴向切深的增加,钝化刀具切削时的切削力增加了,F2增加的最明显.随着切削速度、径向切深及轴向切深的增加,表面粗糙度都明显减小,加工工件的表面质量得以改善.