表面微织构刀具切削加工技术

刀面微织构改变了刀具与切屑之间的摩擦状态,表面微织构刀具在切削中能够降低刀具磨损、提高刀具寿命和切削性能,研究表面微织构刀具的切削加工技术具有重要意义。通过对表面微织构刀具切削加工技术进行综述,介绍了表面微织构刀具制备方法以及表面微织构刀具在切削加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损、工件加工表面粗糙度的影响规律,梳理了表面微织构在不同刀具上的应用,对表面微织构刀具切削加工技术的未来发展趋势进行了展望。     

微织构刀具织构参数优化仿真研究

高温镍基合金在切削加工过程中,较大的切削力会产生较高的切削温度,造成刀具磨损严重、加工表面质量差等加工难题。在刀具前刀面加工区域,设计微观织构(微织构)可以改善切削加工中刀-屑接触面的摩擦润滑状态,从而改善刀具的切削性能。采用有限元仿真软件对正弦型微织构刀具进行切削镍基合金的仿真实验,通过正交实验研究正弦型微织构刀具的织构刃边距、织构宽度、织构间距、正弦曲线幅值和周期长度5个织构参数对刀具切削性能的影响,并优化了正弦型微织构刀具的织构参数。结果表明:正弦型微织构刀具的主切削力降低程度与织构参数密切相关,且织构参数对主切削力大小的影响程度依次为:织构刃边距织构间距织构宽度正弦曲线幅值周期长度。优化后得到的刀具切削力、切削温度和断屑能力优于优化前无微织构刀具。     

沟槽形微织构刀具切削性能仿真研究

为 揭 示 表 面 微 织 构 形 貌 对 刀 具 切 削 性 能 的 影 响 ,以 沟 槽 微 形 微 织 构 和 无 织 构 硬 质 合 金 刀 具 为研 究 对 象 ,运 用Ａ ｄｖａｎｔＥｄｇｅ 软 件 开 展 Ｔｉ６ Ａｌ４ Ｖ干 切 削 仿 真 研 究 。 结 果 表 明 ,相 比 于 非 织 构 刀 具 ,微 织 构 刀具 散 热 性 能 更 优 ,切 削 力 和 切 削 刃 最 大 应 力 均 更 低 。 研 究 方 法 可 为 微 织 构 刀 具 设 计 提 供 一 定 的 参 考 。     

仿生微坑—槽复合织构陶瓷刀具硬车削性能研究

在金属加工中,切屑一般被当做固体进行研究。有研究表明,切屑具有类似于流体的特性,因此,刀—屑接触处于固体与固体接触和固体与流体接触的混合状态。为改善刀具切削性能,综合考虑刀具与切屑接触的混合状态以及切屑流动方向,本文基于蜣螂表皮和鲨鱼表皮,在陶瓷刀具前刀面设计加工了微凹坑织构(DT)、微沟槽织构(GT)和微坑—槽复合织构(DGT)。通过有限元仿真和车削试验,研究了不同切削速度下干式车削GCr15淬硬轴承钢时织构对于刀具切削性能的影响规律。研究表明:三种织构刀具有效改善了陶瓷刀具的切削性能;微坑—槽复合织构刀具(DGT)在不同切削速度下切削性能均为最优;微凹坑织构刀具(DT)在较低切削速度时表现出相对良好的减摩特性,适合于较低的切削速度;微沟槽织构刀具(GT)更适合于较高的切削速度。     

微织构刀具超声振动辅助加工切削性能仿真研究

对微织构刀具在超声振动辅助加工时的切削性能进行仿真研究。在研究中,在CAXA软件中建立刀具参数相同的二维刀具和微织构刀具,导入AdvantEdge软件,分别进行二维普通刀具切削、二维微织构刀具切削、二维普通刀具超声振动切削、二维微织构刀具超声振动切削,对比分析四种切削的仿真结果。通过仿真研究发现,微织构结构可以有效降低刀具温度,高温区域明显减小,同时可以减小刀具应力,减小高应力区域,对切削力的影响则不大。超声振动辅助加工可以有效减小切削力,降小刀具应力,对刀具温度的影响则不大。微织构结构和超声振动辅助加工同时作用,刀具温度最低,切削力和应力最小,并且可以延长刀具寿命。     

不同润湿性微/纳织构化刀具切削性能研究

针对15-5PH固溶处理不锈钢等难加工材料切削过程中刀具磨损快速的问题,采用激光加工及表面处理技术制备得到不同润湿性的硬质合金微/纳织构化刀具。通过对15-5PH固溶处理不锈钢的切削试验,研究了不同润湿性微/纳织构化刀具的切削性能及减摩机理。试验结果表明:在微量润滑条件下,刀具表面低润湿性微/纳织构的存在可有效降低切削力、前刀面平均摩擦系数及切削温度,同时还能进一步改善刀—屑界面的润滑状况,减缓刀具磨损。     

表面微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具的切削性能研究

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后,陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量,进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中,分别针对无微织构和三种不同形状,不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明,具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具,过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时,与切削刃平行的横向微织构陶瓷刀具的切削性能最好,即该表面微织构的减摩效果最明显。     

微织构刀具研究现状及展望

针对微织构刀具切削性能的研发现状,介绍了微织构刀具减磨机理,给出了微织构制备方法及特点,分析了微织构形式及其对切削性能的影响,展望了微织构刀具的发展趋势.     

激光加工刀具表面微织构的应用研究

切削加工过程中,刀具与工件材料、切屑近距离发生摩擦,产生极高的切削温度和较大的切削力,刀具磨损剧烈。如何延长刀具寿命,抑制刀具的快速磨损成为现阶段研究切削加工的核心课题。刀具表面微织构具有减小切削力、降低切削温度、减缓刀具的磨损的作用,从而能够延长刀具的使用寿命。激光加工技术加工范围广泛、安全可靠、加工精度高、自动化程度高,成为目前加工表面微织构技术中应用极为广泛的技术。研究激光加工刀具表面微织构特别是陶瓷刀具表面微织构,具有重要的理论研究价值与广阔的应用前景。     

微织构车刀椭圆超声辅助切削加工性能研究

为了进一步改善切削性能,将微织构刀具应用于椭圆超声辅助切削过程中,分析其对切削力、刀具磨损及表面质量的影响,然后分析刀具表面微织构角度与尺寸对刀具磨损的影响规律。研究结果表明：微织构刀具可以在保留椭圆超声辅助切削优异性能的基础上进一步改善切削性能,而且根据实验结果,微织构角度与尺寸变化会影响刀具抗磨损效果,当微织构与主切削刃平行、宽度为70μm、间距为70μm时,刀具黏结磨损最小。     

高性能复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的制备和切削性能研究

通过偏压辅助增强热丝化学气相沉积法,采用螺旋形热丝排布方式以及优化的预处理方法和沉积工艺,在硬质合金印刷电路板铣刀的表面沉积了均匀的金刚石薄膜,采用扫描电镜和拉曼光谱研究了金刚石薄膜的表面特征.随后,通过铣削试验研究了金刚石涂层刀具的附着强度和切削性能.试验结果表明,复杂形状金刚石薄膜涂层铣刀既具有附着力强、耐磨性好的特点,同时又具备优异的切削性能,并且其制备无需后续抛光处理就能得到平整光滑的表面,这对于推动金刚石薄膜在复杂形状刀具上的产业化应用具有重要意义.     

基于动态切削性能的数控机床加工精度识别方法研究

为准确评价数控机床的精度,通过研究数控机床动态加工性能与精度变化过程间的模糊关联关系,提出数控机床切削精度特征间模糊耦合识别模型,并将数控机床加工精度与切削加工过程看作耦合系统,构造隐马尔可夫模型(HMM),围绕改进量子遗传算法(IQGA)展开分析,实现HMM隐状态估计与参数估计问题,确定各切削特性重要性顺序。构造加工性能与精度特征关联模糊判断矩阵,利用质量功能展开(QFD)对产品需求转化为机床精度的重要性,试验了该技术的可证明行性与准确性。     

超高速切削加工及其关键技术

超高速切削加工技术是一项综合性的高新切削加工技术,具有传统的切削加工技术不可替代的诸多优点,拥有光明的市场前景。本文根据国内外最新的研究资料,对超高速切削加工技术的机理、特点及关键技术,进行了较为详实的介绍和论述。科学技术的日益发展为超高速切削加工技术的实现和推广应用,创造了很好的技术条件,相信在不久的将来,超高速切削加工技术将会在众多企业中得到普及应用。     

AlTiCrN-DLC涂层刀具对Inconel718高温合金的切削性能研究

针对B8W2-3型管螺纹车刀的工况,制备了AlTiCrN和AlTiCrN-DLC涂层,分析了复合涂层的膜层厚度、膜基结合力和摩擦磨损行为,并对涂层刀具的切削性能进行了研究,分析了DLC膜层对涂层刀具磨损状态的影响。研究表明:AlTiCrN-DLC涂层中AlTiCrN膜层厚度约为3.5μm,DLC膜层厚度约为2.5μm,其中DLC膜层为典型非晶态结构,AlTiCrN-DLC涂层压痕等级为HF3,低于AlTiCrN涂层,AlTiCrN涂层摩擦系数为0.54,AlTiCrN-DLC涂层摩擦系数为0.13,且无明显犁沟痕和大面积涂层脱落现象。在切削速度为50m/min、切削长度为0-60m时,AlTiCrN-DLC涂层可明显降低涂层刀具后刀面磨损量和粘结磨损,减少积屑瘤和微崩刃的产生。     

增材制造和切削混合加工机床

随着近年来航空航天、汽车和模具工业的技术进步,零件的结构和形状越来越复杂,材料越来越难加工,因此传统的金属切削加工方法受到严峻的挑战。提出了混合加工的定义和类型,并对三种新一代的增材制造和切削加工混合工艺和机床:激光烧结3D打印和铣削混合加工、激光堆焊3D打印和铣削混合加工以及超声3D打印与铣削混合加工的原理和应用案例进行了详细的阐述。     

陶瓷刀具和PCBN刀具磨损形态的研究

对陶瓷刀具(CC650)和PCBN刀具(CB20)精车淬硬GCr15轴承钢时的刀具磨损形态及性能进行了对比试验；结合扫描电镜对刀具的磨损形态作观察；分析了刀具磨损特征及磨损机理。结果表明：刀具损坏的形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃及破损等；陶瓷刀具和PCBN刀具的前后刀面磨损形态不同于典型的磨损形态，陶瓷刀具主后刀面的磨损量要比PCBN刀具的磨损量小。但两种刀具均适合于淬硬钢的精加工工序。     

高速加工技术及其刀具

高速加工技术是继数控技术之后，给机械制造业带来又一次革命性变化的一项高新技术。介绍了高速加工技术及其刀具。     

立方氮化硼涂层刀具制备及切削性能研究现状

立方氮化硼是一种硬度和热导率仅次于金刚石的超硬材料。对cBN涂层刀具的制备及切削性能研究现状进行简要的概述,分析了cBN涂层刀具制备和应用面临的难题,结合当前研究现状,给出了cBN涂层刀具研究的发展方向,可为cBN涂层刀具在难加工材料上的高效高精密切削加工工业化应用提供参考。