切削高温合金GH4169的硬质合金刀具磨损机理

针对高温合金的难加工性以及对刀具耐用度的较高要求,研究了硬质合金刀具在厂家推荐参数下刀具的磨损形态和磨损机理,以探究提高刀具耐用度的方法。结果表明:刀具在经过连续切削27min后达到了磨钝标准,并且在其前、后刀面均发生了严重的磨粒磨损。粘结和氧化磨损主要发生在前刀面刀-屑接触区,同时在一定程度上也伴随着扩散磨损的发生。     

传热结构摄动敏度分析及动态拓扑优化

针对传热强化拓扑优化过程中新形成的孔洞边界对拓扑优化影响的问题,研究了考虑孔洞影响的拓扑导数分析技术,并提出了优化过程中对新形成孔洞边界进行处理的自适应动态边界处理方法。应用Lebesgue微分理论,基于域摄动敏度分析和局部极限定律,推导了Poisson方程控制系统在三类边界条件下不同目标函数的拓扑导数计算公式;最后通过数值分析实例验证了采用该方法直接设计高效换热器的可行性和有效性。     

新型硬质合金微坑车刀切削能对比研究与预测

切削能绝大部分会转化为切削热,进而直接影响切削温度,因此研究切削能的产生、传递与转化对切削温度的研究尤显重要.本文以304不锈钢专用新型硬质合金微坑车刀创新设计为例,通过对新型微坑车刀和原车刀切削过程的切削能比较研究,建立车刀切削过程切削能与前刀面温度的关系模型,开展新型微坑车刀剪切能和摩擦能的预测研究和切削实验验证.研究结果表明,用实际生产推荐切削参数,干式切削情况下,新型硬质合金微坑车刀相比原车刀,输入能量降低8.96%,剪切能降低10.50%,摩擦能降低5.32%;刀具前刀面的切削温度与剪切能和摩擦能呈正相关关系;所建立切削能预测模型可为复杂切削条件下的切削能预测及前刀面切削温度研究提供参照.      

硬质合金微坑车刀切削304不锈钢时的表面粗糙度研究

304不锈钢因其良好的工作性能和难加工性,成为金属切削加工领域的研究热点尤其是良好的加工表面质量的获取及其控制广受业界关注。基于自主研发的切削性能良好的304不锈钢专用硬质合金微坑车刀,重点研究该微坑车刀切削304不锈钢表面粗糙度的特性。通过对比试验,研究原车刀和微坑车刀切削304不锈钢棒料时的表面粗糙度变化,揭示出微坑车刀切削304不锈钢的表面粗糙度降低机理。利用响应曲面试验,分析切削参数对表面粗糙度的单因素和交互影响规律,建立微坑车刀表面粗糙度预测模型。研究结果表明,微坑车刀相比较普通车刀在切削过程中具有较小的切削力,是导致微坑车刀加工304不锈钢表面粗糙度较低的主要原因;所建立的表面粗糙度预测模型具有较高可靠性,可用于切削参数优化;获得的优选切削参数方案,与实际生产推荐的参数相比,在优选切削参数下获得的表面粗糙度降幅达42.47%。     

涂层硬质合金刀片微槽微织构复合设计

文章在涂层硬质合金刀片前刀面切屑刃近域微槽设计基础上,为了更好的降低刀片的切削温度,设计了(条纹型、波纹型、梳齿形)三种微织构形式,并将之与微槽复合形成刀具前刀面微结构造型,通过DEFORM3D仿真实验,研究了三种微织构参数对降温效果的影响,分别优选出三种微槽微织构复合刀具,并对比分析所优选出的三种微槽微织构复合刀具与原刀具及微槽刀具切削力及已加工表面残余应力。研究表明:新的微槽微织构复合设计均具有一定的降温效果,梳齿形微槽微织构降温效果最好;波纹型微织构的置入能够有效减低刀具的切削力,减少切削热的产生,而条纹型微织构的置入可以有效减少切削热向刀具的传递,从而降低刀具切削温度;与原刀相比,优选出的三种微槽微织构刀具能够有效增大工件表层的残余压应力。     

基于温度场模拟的刀具前刀面微槽设计

通过DEFORM-3D有限元软件模拟硬质合金涂层车刀的切削过程,得出前刀面温度场的分布特点和特征点数据,利用特征点数据在UG三维造型软件中重构温度曲面,并修剪形成具有切削温度较低的前刀面微槽结构,为新型高耐用度的刀具设计开发提供借鉴。     

微槽刀具切削GH4169的工件表面完整性研究

针对如何改善零件的已加工表面完整性,提高零件的服役能力,文章基于温度场形状开展切削GH4169的刀具前刀面微槽设计研究,设计并制备了新型微槽刀具,并将原刀具和微槽刀具加工后的工件表面完整性进行对比试验研究,结果表明:微槽结构改变了刀具的平衡力系,使其切削力和切削温度降低,进而使得在推荐切削参数下,使用微槽刀具切削的表面质量优于原刀具,粗糙度降低了22.96%,残余拉应力降低了30.7%,工件表面显微硬度随切削速度的增加而加剧,且微槽刀具切削后的工件硬化程度和深度均有所降低。     

优化设计的涂层硬质合金车刀磨损仿真研究

金属切削过程中,刀具磨损对刀具寿命有着显著影响,而切削试验是研究刀具磨损的常用方法,但是存在周期长、成本高等问题。因此,通过切削仿真平台对优化设计的涂层硬质合金车刀在切削过程中磨损情况进行对比研究。结果表明:优化设计车刀较原车刀最大磨损深度下降37.64%,平均磨损深度下降38.15%。研究成果为该涂层硬质合金车刀的进一步优化奠定理论基础,为其他金属切削过程刀具磨损的仿真研究提供参考。     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。