正交车铣高强度钢刀具磨损的研究

针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥落磨损,后刀面的磨损以及副后刀面的磨损。车铣刀具的磨损机理与切削速度和刀具材料、工件材料相关,在较低的切削速度下以疲劳一剥落磨损、粘结磨损为主,在此基础上伴随有磨料磨损和扩散磨损等;而在较高的切削速度下以扩散磨损为主,并伴随有疲劳一剥落磨损、粘结磨损和磨料磨损等。切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损机理等影响最大。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

叶轮轻量化用Ti_2AlNb基合金的切削加工性研究

针对航天发动机叶轮零件轻量化用Ti2AlNb基合金的高效切削加工需求,分别选择通用牌号YG类硬质合金刀具和复合Si3N4陶瓷刀具进行了刀具耐用度对比试验,分析了陶瓷刀具前、后刀面的磨破损失效形态和材料的切削加工性;通过正交试验研究了切削表面粗糙度随切削速度、进给量、切削深度的变化规律,建立了表面粗糙度的特征曲面。结果表明,复合Si3N4陶瓷刀具对于Ti2AlNb基合金的切削性能有了大幅度的提高,能够获得相对稳定的刀具耐用度,其正常切削阶段的磨损主要由较高的切削温度引起,为合理选取切削刀具和工艺参数提供了试验依据。     

高氮奥氏体不锈钢切削试验研究

高氮奥氏体不锈钢是一种难加工材料。在分析材料特性的基础上,通过刀具磨损与耐用度对比试验,研究了切削过程中刀片的典型磨破损形态和磨损机理,得出了相对较优的刀具材料牌号和切削参数。研究结果表明:刀片典型的磨破损形态主要表现为前刀面粘结磨损和刀尖微崩刃破损等;由于稳定的积屑瘤的产生,YG8与其它刀片相比,在50～75m/min的切削速度范围内切削性能最好,刀具寿命最长。     

DLC涂层立铣刀的磨损形态及机理分析

利用DLC涂层刀具对碳纤维增强复合材料(CFRP)进行铣削加工,研究刀具的主要磨损形态及磨损机理,分析刀具磨损对铣削力和铣削加工质量的影响规律。结果表明:DLC涂层刀具主要存在磨粒磨损和涂层剥落等磨损形态,而树脂黏附主要出现在涂层剥落区;随VB值的增大,分层因子F_d逐渐增大,且刀具进入急剧磨损阶段,F_d呈快速增大趋势;随VB值的增大,切削力增大趋势较为平缓,当VB值超过62μm时,切削力出现较明显增大;切向切削力F_y对分层因子F_d的影响显著,当径向切削力F_x超过192 N时,F_x对F_d的影响显著增强。     

TiAlN涂层刀具铣削ADC12铝合金切削力研究

用Kistler测力仪,对ADC12铝硅合金进行TiAlN涂层刀具高速铣削试验,通过改变切削参数得到不同参数下的切削力变化规律。结果表明：高速铣削过程中,切削深度对切削力的影响最大,进给量次之;切削力随切削速度先增后减,存在一个临界速度;随铣削距离增加,刀具磨损状态改变使切削力急剧增加。     

超高速干铣削灰铸铁的研究

通过一系列的端铣切削试验,报超高速干铣削灰铸铁时刀具磨损形态的特性及对刀具切削几何参数的要求,研究了切削用量（Ｖ,ｆｚ）对刀具耐用度（Ｔ（及表面粗糙度（Ｒａ）的影响规律,结果表明：超高速干铣削灰铸铁宜采用陶瓷刀具,其正常磨损以热磨损为主,具有双负前角（γ,γＰ〈０）,较大后角和合理倒棱参数的氮化硅基陶瓷（Ｓｉ３Ｎ４－ＴｉＣ）铣刀在Ｖ＝８１４～１３２０ｍ／ｍｉｎ的速度范围能获得６０～１９ｍｉｎ的刀具     

碳纤维复合材料切削过程的有限元模拟

基于Hashin失效准则,在ABAQUS/Explicit中建立碳纤维复合材料的二维正交切削模型。采用此模型研究切削条件对复合材料切削表面质量的影响。模拟得到了崩碎切屑的形成过程、切削力随刀具行程的变化曲线、应力在刀具及工件中的分布,并分析背吃刀量对切削过程中加工表面质量及切屑形貌的影响,从理论上提出改善复合材料切削表面质量的分析方法。     

硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究

某牌号高强度钢是一种难加工材料。选用添加钽、铌的硬质合金铣刀对该材料进行了端面铣削试验,给出了不同铣削用量下,刀具的磨损耐用度和前刀面上铣削温度的分布范围。在此基础上,利用扫描电子显微镜研究了刀具的磨损特征和机理。研究结果表明：后刀面粘结层的撕裂加剧了硬质相的扩散磨损;受铣削温度分布的影响,前刀面磨损形态表现为较宽的月牙洼;沿切屑流出方向,月牙洼的深度与氧化及扩散磨损的程度相应增加。     

炸药切削数值模拟研究

采用LS-DYNA显式非线性动力分析程序,针对HMX基PBX炸药材料的切削加工进行了切削数值模拟及相关模型的研究,完成了不同切削参数下切削力的数值计算,与实验测量结果吻合较好。研究表明,在切削宽度远大于切削层厚度的条件下,采用平面应变切削模型进行炸药切削数值模拟是可行的,等效应力失效准则适合于描述炸药切屑的断裂和分离。切削力的计算结果显示,切削力随切深和进给量的增大而增大,切削速度对切削力的影响不明显,其中,切深对切削力的影响最为显著。     

氟金云母玻璃陶瓷切削加工中的刀具磨损量建模

采用响应曲面法对氟金云母玻璃陶瓷进行车削加工试验,以高速钢刀具磨损为响应,以切削用量为试验因素,通过回归分析、模型检验及方差分析,建立刀具磨损量与切削用量之间的数学模型,分析切削用量对刀具磨损的影响规律。研究表明:建立的刀具磨损量模型具有较好的适合性和显著性,预测精度较高,能较好地描述刀具磨损与切削用量参数之间的关系;切削用量对刀具磨损量的影响程度依次为进给速度、切削速度和切削深度;应用刀具磨损量模型,有助于选择合理的切削用量,减少和控制刀具磨损。     

单晶SiC微切削机理分子动力学建模与仿真研究

单晶SiC硬度高、脆性大,加工困难,在塑性域加工时处于纳米尺度才可明显改善表面质量、获得高的精度。而单晶SiC的切削机理研究使用有限元和实验方法,无法获得时间尺度在飞秒或皮秒下材料发生的变化。为此,采用分子动力学模拟方法,对单晶3C-SiC切削过程进行了建模和仿真,分析了在不同切削速度、切削深度下切削力的变化。研究结果表明：切削速度为50 m/s、100 m/s和200 m/s时对应的平均切向切削力为737.34 nN、635.29 nN和587.09 nN,单晶SiC表面采用合适的切削速度能减小切削过程的切削力。     

TiAlN涂层错齿BTA钻头钻削性能与磨损机理研究

为提高错齿BTA钻头的钻削寿命与钻削孔的质量,采用TiAlN涂层与未涂层错齿BTA钻头对核电管板进行深孔钻削试验。通过扫描电子显微镜观察钻头的磨损形貌、能谱仪分析失效钻头刀齿表面物质的结构,揭示错齿BTA钻头的磨损形式与机理。研究TiAlN涂层对钻削核电管板错齿BTA钻头的钻削性能、钻削力、加工孔表面粗糙度、孔径偏差的影响。结果表明:错齿BTA钻头磨损最严重的是外齿与第1导向条,钻头的磨损主要以黏结磨损、扩散磨损和磨粒磨损为主,刀齿切削刃的磨损影响钻削力,外齿定径刃的磨损影响加工孔径,导向条的磨损影响加工孔壁的表面粗糙度;TiAlN涂层使错齿BTA钻头的钻削能力提高2.8倍,减小钻削扭矩和扭矩值的波动,提高钻削孔的质量。     

切削用量对高效铣削高强钢切削温度的影响研究

用涂层硬质合金刀具对30CrNi2MoVA高强钢进行单因素铣削试验，研究切削用量对切削温度的影响规律。结果表明：在切削用量选择范围内，高效铣削高强钢的切削温度随切削速度、进给量、轴向切深的增大而升高，进给量对切削温度的影响较小；轴向切深对切削温度影响较大，随轴向切深增大，温度升高明显；切削速度大于250 m/min时，切削温度升高明显。     

高速铣削CFRP单向层合板的刀具磨损研究

碳纤维复合材料(CFRP)的可编性使其存在显著的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有很重要的影响。通过选用4种不同纤维方向角的T700碳纤维复合材料单向层合板,采用斜角自由切削的方法进行铣槽试验。通过Kistler测力仪、Leica体式显微镜以及扫描电子显微镜对切削力和刀具磨损表面进行分析,得出刀具磨损机理和不同纤维方向下的刀具磨损规律。     

锻压镁合金材料端面高速铣削过程中切削力特征规律分析

在切削速度471～2 356 m／min内,综合应用析因试验设计与均匀试验设计,对镁合金进行了高速铣削试验。在分析其切削力特征规律的基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的数学模型。试验结果表明：高速切削镁合金材料时,切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。     

高氮不锈钢工艺性能研究

以高氮钢板材为研究对象,探索高氮奥氏体不锈钢的加工工艺性能,进行加工硬化表面粗糙度、切削力、刀具磨损、钻孔、攻丝及排屑性能试验。结果表明,高氮钢材料加工硬化严重,切削力不高于普通结构钢,加工后可获得良好的表面粗糙度。     

氟金云母陶瓷车削参数对刀具磨损的影响

对氟金云母可加工陶瓷进行车削加工试验,分析了切削中的刀具磨损特性,讨论了影响刀具磨损率的因素。以单因素实验法分别考察了刀具材料、冷却条件、切削深度、进给速度等对刀具磨损的影响规律。结果表明:刀具磨损过程可划分为三个阶段,自来水冷却可降低刀具磨损率,高速钢刀具不能满足加工需要,陶瓷刀具相对较好;切削深度对刀具磨损率的影响曲线为一抛物线段,进给速度对刀具磨损的影响曲线为一余弦线段;车削氟金云母陶瓷对刀具磨损过程与切削金属相似。     

切削参数对高速铣削Stellite6合金切削力的影响

通过正交试验对Stellite6合金进行高速铣削加工，用极差、方差分析研究切削速度、轴向切深、径向切深和每齿进给量对切削力的影响。结果表明：在研究范围内，铣削参数对切削力的影响显著性由大到小为每齿进给量、轴向切深、径向切深、切削速度；以切削力最小为目标的最优切削参数组合为vc=100 m/min,fz=0.08 mm/z,ap=0.4 mm,ae=18 mm。     

二硅酸锂玻璃陶瓷切削力试验研究

用硬质合金刀具对二硅酸锂玻璃陶瓷进行车削试验来研究切削力。结果表明:随着切削速度增加,主切削力发生类周期性波动,但总体呈减小趋势,切深抗力先减小后增加,进给抗力周期性波动;随着进给量增加,3个方向的切削力都先减小后增大;随着切削深度增加,3个方向的切削力都增大。分析已加工表面微观形貌,测量表面粗糙度,据此给出车削二硅酸锂玻璃陶瓷较为合理的工艺参数取值范围。