齿轮高速干切滚刀寿命预估模型与优化方法

由于齿轮高速干式滚切工艺切削速度高且缺少切削油的冷却润滑,为满足高速干切滚刀的抗磨损、耐高温等性能要求,高速干切滚刀基体材料和涂层的制备工艺均较为复杂,且价格昂贵,因而需要优化高速干切工艺以延长高速干切滚刀使用寿命,进而降低工件制造成本,提高效益。结合生产实践和理论分析,研究了齿轮高速干切滚刀的失效形式和失效原理,提出了以单个刀齿切削长度为高速干切滚刀寿命评价指标并建立相应计算模型的方法,基于此开展了高速干切滚刀寿命试验,建立了高速干切滚刀寿命多元线性回归模型,采用MATLAB求解得到该试验条件下的高速干切滚刀寿命经验公式。最后基于此提出了通过优化滚切工艺参数以及采用新型窜刀方式等来延长高速干切滚刀寿命的方法。     

增强相对高速电弧喷涂铁铝复合涂层摩擦学特性的影响

使用铁铝粉芯喷涂丝材，结合高速电弧喷涂技术在锅炉钢上得到了铁铝复合涂层，分析了涂层的成分和相组成，对涂层进行了摩擦磨损试验，并在扫描电镜上观察了磨斑的形貌和成分。结果表明：添加增强相可以提高涂层的力学性能；添加了Cr3C2增强相的铁铝复合涂层具有优良的常温耐磨损性能；而添加铬和镍元素则可以略微增加涂层的耐磨损性能；添加增强相WC和Cr3C2的涂层在高温的情况下出现了摩擦因数降低的趋势。     

高速干切齿轮滚刀几何设计准则及参数化建模方法

根据高速干式滚齿相对于传统滚齿加工方式的特点,以及高速干式滚齿应实现的目标,进行了高速干切齿轮滚刀应具备的特点分析,提出了高速干切齿轮滚刀几何设计准则。对高速干切齿轮滚刀的参数化建模进行了研究,设计了一种新的高速干切齿轮滚刀计算机辅助设计方案。提出新的滚刀三维建模方法,通过生成二维设计图对高速干切齿轮滚刀的设计进行仿真验证。     

激光熔敷工艺参数对刀具氮铝钛涂层性能的影响分析

采用不同的激光熔敷工艺参数,在9W18Cr4V高速钢刀具表面制备了氮铝钛涂层,并对涂层的显微组织、高温硬度和耐磨损性能进行了测试与分析。结果表明,随激光功率的增大,涂层的平均晶粒尺寸先基本不变后增大、高温硬度先增大后减小、耐磨损性能先提高后下降;随激光扫描速度的增快,涂层的平均晶粒尺寸先减小后基本不变、高温硬度先增大后减小、耐磨损性能先提高后下降。激光功率优选为3k W、扫描速度优选为5mm/s。     

OSG公司的三种新产品

在第18届同本国际机床展览会上，OSG公司展出三种新型刀具产品。1．FX立铣刀系列：特点是：①采用新开发的特殊复合涂层（FX涂层），可进行过去无法实现的高速长寿命切削加工；②基体材料为新开发的细晶粒硬质合金，耐热性和耐磨性大幅度提高；③具有良好刚性和锋锐性，在高速切削条件下，仍可进行高可靠性的稳定加工；④被加工材料的范围很广泛，从软钢到高硬度钢（HRC60）均可进行高效率加工。2．VP涂层钻头：基体材料为高级粉末高速钢（XPM），涂层材料为该公司研制的V涂层物质。此种钻头可采用与硬质合金钻头相同速度进行高速高…     

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。     

TiN涂层精密复杂刀具切削特性的研究

本文研究了精密复杂高速钢刀具经TiN涂层后的切削特性、重磨后的特性和高速切削特性。实验证明,经TiN涂层处理的齿轮滚刀可提高切削寿命6倍以上,插齿刀可提高5倍以上,拉刀可拉削HRC25～36的难加工材料,光洁度可提高1级,TiN涂层后的滚刀、插齿刀经重磨开刃后,其切削寿命仍然比未涂层的新刀提高6倍以上,对于齿轮刀具、拉削刀具等刃磨前刃面的刀具,TiN涂层仍然保持刀具的高寿命。     

交变冲击载荷下高速干切滚刀主轴系统振动响应特性研究

与传统湿切滚齿相比,高速干切滚齿更加绿色高效,但其主轴转速大且加工参数变化范围广的特性直接影响着滚刀主轴系统的动态特性。为了解不同主轴转速和进给量对高速干切滚刀主轴系统加工过程中振动响应的影响规律,进行多参数混合影响的切削载荷作用下滚刀主轴系统振动响应分析。建立高速干切滚刀主轴系统的有限元模型并进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。通过试验获得了在不同主轴转速和进给量下的主切削力,并将其对滚刀主轴系统的激励简化为单频谐波激励。根据不同的加工参数对激扰切削载荷的频率和幅值进行设置,采用分频段的振动谐响应分析方法,得到了滚刀主轴系统的振动响应规律。进行了主轴敲击试验获得了滚刀主轴系统的频响曲线,开展了不同加工参数组合下的加工过程振动响应测试,试验结果验证了仿真分析的可靠性。所得到的振动响应规律可以指导高速干切滚刀主轴系统的加工参数优化。     

刀具涂层技术在新结构高效双切滚刀制造中的应用

涂层技术对我国制造业加工技术的进步起到了非常重要的作用。对新结构高效双切滚刀进行了涂层设计,从而提高了齿轮加工效率,降低了成本。     

等离子喷涂Al_2O_3/ZrO_2涂层耐磨性能研究

采用溶胶-凝胶方法将微米级颗粒团聚成含纳米粒子的颗粒,利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的A1_2O_3/ZrO_2涂层,并在MM—200摩擦磨损试验机上进行了干摩擦试验,对纳米结构涂层和常规涂层的耐磨损性能进行了对比。通过对磨损后的磨痕形貌分析可知,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,因而涂层具有较高的耐磨性。     

齿轮修复的喷焊与滚齿研究

论述了修复报废齿轮的喷焊工艺和用涂层滚刀加工喷焊焊齿轮的方法，分析了磨损曲线和提高涂层滚刀寿命的措施。     

高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传递模型

高速干切滚齿工艺消除了切削油/液的使用,是一种绿色高效的齿轮制造工艺。切削热伴随着高速干切滚齿工艺全过程且区别于传统湿式滚切工艺,是造成干切滚刀磨损和机床热变形的重要因素,直接影响制造成本和加工精度。根据干切滚刀周期性断续传热特性,综合考虑切削热在切屑、工件、干切滚刀、冷却介质以及滚齿机床加工空间的传递规律,提出将高速干切滚齿工艺系统切削热的发生与传递全过程划分为三个阶段的研究思想,从关系模型和热传递方程两个层面建立了高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传热模型,包括切削接触界面热传递、切削区域热传递和机床加工空间热传递三个阶段的模型,然后基于工艺仿真试验对所建模型进行了应用研究,揭示了高速干切滚齿工艺系统的切削热在工件、干切滚刀、切屑中的动态变化规律,最后通过试验验证了模型的有效性。     

日立工具开发出可使刀具寿命延长至2倍的涂层

日立工具开发出了耐磨耗性及耐氧化性更高的硅类纳米复合涂层（Nano Composite Coating）“新TH涂层（Advanced TH Coating）”。在高硬度材料切削上,使用寿命为以往“TH涂层”的2倍。     

日立工具开发出可使刀具寿命延长至2倍的涂层

据悉,日立工具开发出了耐磨耗性及耐氧化性更高的硅类纳米复合涂层（Nano Composite Coating）“新TH涂层（Advanced TH Coating）”。在高硬度材料切削上,使用寿命为以往“TH涂层”的2倍。     

齿轮高速干式滚切工艺参数优化模型及应用系统开发

齿轮滚切工艺是应用最广泛的齿部成形加工工艺,高速干切工艺的出现和逐步成熟为齿轮滚切实现绿色环保加工以及高效自动化生产提供了技术条件。但由于高速干切工艺切削速度高且缺少切削油/液的冷却润滑,因而工艺参数对机床热变形误差、刀具寿命和工件质量等影响很大,需要开展深入研究。以自动化加工效率、齿轮单件成本为目标,工件材料、刀具涂层以及切削速度、进给量和滚刀顶刃最大切屑厚度等因素为变量,建立一种齿轮高速干式滚切工艺参数优化模型。通过数据分析和试验验证,基于工件材料的抗拉强度,得出齿轮高速干切滚齿工艺切削速度和滚刀顶刃最大切屑厚度推荐值;同时,为实现模型在齿轮自动化生产线上的应用,建立了高速干切滚齿工艺参数在机自适应优化修正模型,并基于西门子840D数控系统开发了高速干切滚齿工艺参数优化支持系统。该系统在某轿车齿轮自动生产线的生产实践中得到应用,取得了良好的效果。     

MSTAR硬质合金小直径整体立铣刀

日本三菱金属最近推出10个系列、324个规格的MSTAR小直径硬质合金立铣刀系列产品。其中有球头立铣刀、圆弧刃立铣刀、直角立铣刀等,主要用于与IT产业相关的小型模具、零件等的加工。该系列立铣刀采用了新的PVD涂层（MS涂层）,该涂层优良的耐磨损性能和抗氧化性能提高了刀具的使用寿命。此外,该刀具还适合高切削温度、高速、高效铣削,可大幅度提高生产效率。     

高速干切滚齿工艺切屑形变规律及其对刀具的损伤行为

针对高速干切滚齿过程中切屑的形变规律及切屑挤压行为,基于DEFORM-3D建立了高速干切滚齿工艺仿真实验模型,通过对不同工艺参数下高速干切滚齿工艺实验仿真,实现了高速干切滚齿过程中齿轮材料去除过程的可视化,获得了高速干切滚齿过程中切屑的形变规律以及干切滚刀的磨损状态。结合实际高速干切滚齿加工实验,对比切屑形貌及干切滚刀损伤情况,进一步验证了切屑在生成及流动过程中的形变规律以及切屑对干切滚刀的挤压损伤行为。研究结果可为高速干切滚齿工艺参数优化以及高速干切滚刀的寿命延长和性能控制提供参考。     

超硬涂层刀具

涂层刀具的出现是刀具发展史上的一个重要里程碑,解决了刀具材料硬度和耐磨性愈高强度和韧性愈低的矛盾.金刚石等超硬涂层刀具的问世,是近几年来涂层技术发展的一个重大成就.它与新一代高速机床及工具系统相结合,使高速切削、干切削和硬加工技术得到迅速发展,并使切削效率和零件的加工质量的提高达到一个新的水平     

环氧树脂复合涂层耐磨性的研究

研究了石墨含量对环氧树脂复合涂层的滚动磨损和冲刷磨损性能的影响。结果表明,随石墨含量的增加,涂层的滚动磨损量减少。在砂粒高速冲刷时,石墨存在反而使耐冲刷磨损性能恶化。随石墨含量增加,低角度冲刷时磨损量增加的更快。     

硬质合金滚刀的高速滚削

为了提高中等模数齿轮(模数1～6毫米)的滚齿加工效率,近来国外对中模数硬质合金滚刀进行了较多的试验研究工作,目前我国也正在试验研究中。现今硬质合金滚刀加工有色金属、塑料和夹布塑胶齿轮以及易切削的自动机钢齿轮颇有成效.据称:比高速钢滚刀寿命可提高十倍多,且切削规范也可成倍的增大。沈阳胶木齿轮厂、沈阳商业局棉布棉纱节约办公室、冶金部764厂和一机部工具研究所等单位研制成功一种新结构、新材质的中模数整体硬质合金齿轮滚刀,经生产验证,经济效果十分良好。(详见《工具技术》1972年第2期) 在加工钢制齿轮方面也巳取得一的成效,但仍需进一步研究。据称:目前国外硬质合金滚刀切削钢制齿轮规范为V=150～400分/米、S=2.5～7转/毫米。而一般高速钢滚刀的切削规范为V=20～40分/米,S=1～3转/毫米。显然加工效率提高甚大。且巳相应生产了高刚性、高转速的滚齿机,机床主轴转速高达1000转/分以上。本译文主要介绍:瑞士Mikron厂研制的硬质合金滚刀的新结构、选择合理的硬质合金牌号、切削用量的选择和切削试验的结果,并简短地介绍了西德的高速滚齿机床等。可见,关于硬质合金滚刀的高速滚削问题国外也正在试验研究中。希有关单位阅读后,将在此方面的实际经验告诉我们,以便进一步交流。