不同材料和刀尖圆弧半径刀具加工TC4钛合金的表面质量及刀具磨损行为

采用聚晶立方氮化硼(PCBN)、TiAlN涂层硬质合金(2种刀尖圆弧半径)和Al_2O_3+TiC涂层硬质合金等3种刀具车削TC4钛合金工件,测试了刀具后刀面磨损宽度和工件表面粗糙度,观察了刀具的磨损形貌并分析了磨损机制;同时,研究了刀尖圆弧半径对工件表面粗糙度和切屑形貌的影响。结果表明:TiAlN涂层硬质合金刀具具有比其他2种刀具更长的使用寿命,且加工后工件的表面粗糙度最小、表面质量最好,其磨损形式主要为磨粒磨损和黏结磨损;PCBN刀具的失效形式主要为前刀面和后刀面崩塌,而Al_2O_3+TiC涂层硬质合金刀具的磨损形式主要为扩散磨损;刀尖圆弧半径的增大有利于提高TiAlN涂层硬质合金刀具的断屑能力以及加工工件的表面质量。     

研磨条件和材料组织结构对硬质合金刀尖状态的影响

为探讨硬质合金刀具的研磨特性,对8种硬质合金刀片研磨后的刀刃状态进行了对比试验研究,提出利用刀尖附近切削刃的微特征及参数来综合评价薄层切削刀具的修磨质量,并分析了研磨条件和材料金相组织对刀尖状态的影响。     

刀面粗糙度及刀刃锯齿状态对已加工表面质量的影响

为研究刀面粗糙度及刀刃锯齿状态对已加工表面质量的影响,特别采用不同刀面粗糙度和刀刃锯齿状态的硬质合金刀具进行薄切削铝合金的对比试验。试验表明:刀具各刀面粗糙度对已加工表面粗糙度和加工硬化有较大影响,刀面粗糙度增大,已加工表面粗糙度和加工硬化随之增大;刀刃锯齿状态对巳加工表面质量的影响程度可用锯齿影响系数来表征,随着锯齿影响系数的增大,巳加工表面粗糙度和加工硬化程度也增大。     

基于H62黄铜的大直径菲涅尔透镜模具加工工艺实验研究

以振动法和声发射技术为基础,采用超精密金刚石车削加工技术对H62黄铜模具材料进行大直径菲涅尔透镜模具加工工艺的实验研究。实验表明:刀尖角、刀具后角和切削液是影响加工表面质量的主要因素。当刀尖角54°、刀具后角3°、切削液采用微乳化液时,切削状态最佳,可以有效地提高刀具耐用度和加工表面质量。     

PCD刀具铣削YG15硬质合金的试验研究

为了研究硬质合金切削加工性能,使用PCD刀具进行了单因素铣削试验,测量了切削力和加工表面粗糙度,观察了加工表面形貌和刀具磨损.结果 表明:切削力和表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大逐渐上升,随主轴转速的变大略微下降,获得最小表面粗糙度为0.029μm.由于硬质颗粒的拔出、断裂以及粘结相的剥落等原因,导致加工表面上形成小白点微观缺陷,影响加工表面质量,PCD刀具磨损的主要形式是底刃和刀尖上的崩刃.     

金属陶瓷铣刀加工灰铸铁的试验研究

精加工灰铸铁零件时,对被加工零件表面光洁度要求较高。采用硬质合金刀具加工时刀尖处易磨损,影响零件表面光洁度,且硬质合金铣刀的寿命较低。分析实际加工条件和被加工材料的特征后,改用金属陶瓷铣刀后进行试验,刀具寿命延长较多,加工效率也有所提高。     

基于EDEM的刀具刃口钝化研究

刀具钝化通过改变刀具刃口形状提高切削过程的稳定性、提高刀具使用寿命和已加工表面质量。通过EDEM离散元方法建立硬质合金立铣刀的刀具刃口钝化模型,研究刀具钝化速度和钝化时间对刀具刃口磨损量的影响规律,为刀具钝化刃口优化提供理论依据,并为实现高速高效切削加工技术奠定基础。     

不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀铣削CFRP的性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)是典型的难加工材料,工件加工表面质量差、刀具寿命短是最突出问题。硬质合金菱齿立铣刀每个刀齿上均有右旋刃和左旋刃,在铣削CFRP时能有效抑制工件表面毛刺、撕裂等现象的发生,解决了工件加工表面质量差的问题。铣削CFRP时,如何提高刀具使用寿命是非常急迫的问题。本文选用不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀在相同切削条件下对CFRP进行铣削加工,对工件加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损进行分析,旨在找到铣削加工CFRP合适的硬质合金刀具,更好地解决CFRP的切削加工难题。     

铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削刀具寿命及刀具磨损研究

使用高速钢和硬质合金刀具,在机床转速n=2000-5000r/min、进给速度vf=1000mm/min、轴向切深ap=20mm、径向切宽aw=10-20mm的切削用量范围内对铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削加工刀具寿命及刀具磨损进行研究。结果表明:M42高速钢刀具由于刀具磨损率高、刀具破损和粘结严重而不适合该结构件的重负荷铣削;非波刃粉末冶金高速钢和硬质合金刀具具有良好的适应性,但无刀尖圆弧半径的高速钢刀具易发生刀尖破损,涂层硬质合金刀具易发生涂层过早剥落;波刃粉末冶金高速钢刀具易于发生刀具严重粘结,只宜在较低的机床转速下进行重负荷铣削加工;机床转速和径向切宽对刀具寿命有显著影响。     

硬车削滚动轴承套圈的试验研究

针对滚动轴承套圈硬车削加工过程中表面质量存在的问题,对硬车削过程中切削用量和刀具参数对表面粗糙度的影响进行了研究,采用CBN刀具进行了6205滚动轴承套圈的硬车削加工试验,将进给量、切削速度、切削深度和刀尖圆弧半径作为试验因子,通过正交试验分析了它们对零件加工后表面粗糙度的影响规律,并归纳出了该试验范围内的最佳切削用量和刀具参数组合。研究结果表明,进给量对表面粗糙度的影响最大,刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响次之,切削速度对表面粗糙度的有一定影响,切削深度对表面粗糙度的影响非常小。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiC_p复合材料的实验

针对SiC颗粒硬度高,切削Al/SiCp复合材料时刀具磨损剧烈,本文提出用具有较高硬度、韧性及良好抗磨损能力的WC-7Co制备纳米硬质合金刀具,并对Al/SiCp复合材料进行了切削实验。研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损;Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%～50%。实验表明,纳米硬质合金较普通硬质合金更适于加工Al/SiCp复合材料。     

金刚石涂层刀具微细铣削硬质合金的试验研究

硬质合金由于其优良性能被应用于精密模具和耐磨、耐腐蚀零件,是典型的难加工材料。CBN、金刚石等超硬刀具的出现,使得直接切削加工硬质合金成为可能。本文采用金刚石涂层刀具进行微细铣削硬质合金的试验研究,分析了加工过程中的切削力、表面质量以及刀具磨损。     

PCD刀具微细铣削硬质合金刀具磨损研究

使用PCD刀具进行微细铣削硬质合金的刀具磨损试验,研究了PCD微细铣刀的磨损形态和磨损机理。结果表明,PCD微细铣刀的磨损主要集中在刀尖和底刃上,造成刀具磨损的原因主要包括粘结磨损、磨料磨损以及微崩刃。刀具磨损导致硬质合金加工表面粗糙度逐渐增大。     

CVD金刚石涂层刀具铣削高体分SiCp/Al复合材料特性研究

以65%高体分SiC颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料为试件材料,采用热丝化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的硬质合金常规(μm级)金刚石薄膜涂层立式键槽铣刀进行铣削试验,研究铣削力的变化规律、工件表面的微观形貌,以及刀具的磨损和刀具寿命,并与未涂层硬质合金铣刀进行对比,分析了该材料的铣削机理,评价了金刚石薄膜涂层铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削用量条件下,金刚石涂层刀具比未涂层硬质合金刀具的各向铣削力降低20%~60%;加工初期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量较好,但在加工中后期,未涂层硬质合金刀具所获得的工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具所加工工件的表面质量较为稳定,刀具寿命比未涂层硬质合金刀具提高了3~5倍,因此,常规金刚石薄膜涂层刀具较适合应用于高体分SiCp/Al复合材料的粗加工或半精加工。     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。     

MQL条件下微织构刀具车削钛合金的切削加工性试验分析

为深入研究微织构刀具结合微量润滑技术对金属切削加工性的影响,利用激光机在硬质合金刀具前刀面制备出不同的微凹坑阵列,并在不同微量润滑(MQL)条件下开展钛合金车削试验,以工件加工表面质量作为评价标准,对相关影响因素进行优选,并对刀具磨损进行分析。研究表明:在一定的加工条件下,表面质量有显著提高,其中温度和面积占有率是主要的影响单因子,而刀具磨损仍以黏结磨损为主,磨损情况得到改善。     

硬质合金刀具车削GCr15轴承钢表面粗糙度试验研究

通过硬质合金刀具车削加工GCr15轴承钢试验,验证了切削用量与刀尖圆弧半径rε对表面轮廓算术平均偏差Ra的影响程度。试验表明,进给量f和刀尖圆弧半径rε是影响Ra的最主要因素,V影响其次、ap影响最小。     

H13淬硬模具钢精车过程的数值模拟

采用热力学耦合有限元方法研究了淬硬钢精车过程中切屑形成规律。运用H13 淬硬模具钢流动应力模型进行数值模拟,考查了H13淬硬模具钢精车过程中工艺参数对工件性能和刀具的影响。结果表明:切削速度愈高,进给量愈小,刀具刀尖半径愈大,则工件加工层上的静水拉应力愈小,表面质量愈好; 淬硬钢精车时径向力起主要作用,大于切削力;切削速度愈大,切削力和径向力则愈小,愈有助于改善工件加工层上的表面质量;切削速度、进给量和刀具刀尖圆角半径愈大,工件和刀具温度愈高,愈易导致刀具前刀面扩散磨损和刀具后刀面磨损。研究结论有助于优化H13淬硬模具钢精车过程中工艺参数选择和改进刀具镶片设计。     

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。     

微细干车削硬铝合金LY12的表面粗糙度研究

采用YG类细晶粒硬质合金刀具和PCD刀具对硬铝合金LY12进行了微细干切削试验,通过单因素切削试验研究了不同刀具材料、刀具前角、刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响。结果表明,在微细干切削条件（v=12．6m／min,aP=0．02mm,f=0．004-0．01mm／r）下,采用PCD刀具可获得Ra0．112～0．30μm的光洁表面;采用大前角、大刀尖圆弧半径的PCD刀具,可获得最好的加工表面粗糙度。