多元多层复合涂层刀具切削温度的测量

切削过程中产生的切削热直接影响刀具的磨损和耐用度,并影响工件的加工精度和表面质量。切削温度的测量是研究切削热和金属切削过程的重要试验技术,也是研究切削液冷却性能的重要试验手段。本文对五种刀具（４层以上涂层）在五各切削液条件下的切削温度进行了测量和研究。     

淬硬钢旋削时的刀具特性对切削温度的影响

为了研究淬硬钢旋削时的刀具特性对切削温度的影响,在数控加工中心上对热传导率不同的刀具进行旋削加工实验。后刀面的切削温度用传统的温度测量方法无法准确测量,使用独创的光纤维耦合器型的2色温度计进行了测量。实验结果表明,切削速度和刀具的热传导率对刀具后刀面的温度有相当大的影响,切削温度随着切削速度的增加而上升,切削刀具热传导率越高,则切削温度越低。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Deform仿真研究切削过程.为了验证仿真准确性,进行了硬度200 HB的45#钢的无涂层硬质合金刀具切削试验.结果表明:切削力的预测值和试验值之间表现出了合理的一致性和共同的发展趋势;预测的切削温度的最高点无论在什么切削条件下,总是落在刀具的前刀面靠近主切削刃的部分;预测的最高的刀具应力出现在刀具的前刀面上靠近主切削刃的部分.     

切削温度的理论计算

金属切削加工中,切削热与切削温度是一重要的物理现象,切削温度及其分布直接影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量.本文采用了一种切削温度的计算方法,并通过切削试验对该方法进行了验证.结果表明,在干切条件下,该方法计算的切削温度与试验测得的切削温度吻合较好.     

铠装热电偶测量刀—屑接触区切削温度分布方法

本文研究了用yTl5硬质合金刀具切削OCr16Ni10CaS有覆盖膜形成时刀具表面温度分布测量的实验方法。在线切割机床已普及的情况下,采用在硬质合金机夹刀片上开口插入热电偶测量切削温度分布的方法是简单易行的,所测的温度是可信的．同时也可用于其它工件材料的前刀面切削温度分布的测量。     

利用组织结构变化测定高速钢刀具切削温度场

本文介绍了通过高速钢刀具组织结构的变化,来估算刀具切削刃附近区域三维温度梯度的方法。这个方法取决于高速钢的回火效应。高速钢刀具,在切削过程中受热至一定温度后,要发生一系列的组织结构和性能的变化。通过金相组织观测或显微硬度的测定,就可以判断其温度分布,误差不超过±25℃。实验证明,这种方法是研究高速钢刀具,特别是用其它方法难以测量其温度分布的成型刀具、复杂刀具切削温度场的有效方法。     

基于二维元胞自动机的温度场模型的分析

铣刀片在切削过程中受到周期性的热冲击，切削热产生恶劣的温度场对刀片造成破损，温度场在铣刀片切削过程中呈现出非常复杂的变化，研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损产生机理的重要手段。利用有限差分法结合切削温度试验和利用元胞自动机理论对铣刀片温度场进行研究，可以建立二维波形刃铣刀片温度场算法系统，得出切削中各点的温度场，为刀片槽型重构奠定基础。     

基于2D元胞自动机的铣刀片温度场算法的建立

研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损的产生机理的重要手段.利用有限差分法结合切削温度试验,利用元胞自动机理论对铣刀片温度场进行研究,建立了二维波形刃铣刀片温度场算法系统,得出切削中各点的温度场,为刀片槽型重构奠定基础.     

瞬时红外热成像检测刀具温度场

本文采用红外热成像技术检测了切削刀具温度分布,给出了多种工件材料、刀具材料及切削速度等条件下切削刀具的温度场;还研究了后刀面磨损量与刀具最高温度值及其分布特征之间的关系。试验表明:此技术可以快速、直观、非接触、较精确地在线实时无损监测切削温度,为选择最佳切削工艺参数、提高零件表面质量及刀具寿命提供依据。     

圆柱齿轮滚齿切削力的预测

切削力是滚齿工艺参数优化、刀具磨损预测和机床设计的重要依据. 针对圆柱齿轮滚齿加工,提出了一种基于实体建模技术的切削过程几何仿真方法,实现了未变形切屑的准确提取,进而计算出未变形切屑厚度. 基于微分离散思想,将滚刀刀齿切削刃离散成一系列微元切削刃,采用Kienzle-Victor力模型,建立微元切削力模型,进而构建整体滚刀切削力模型. 结合Kistler 9123C旋转测力仪和DMU50五轴立式加工中心进行滚齿切削力测量试验,试验结果表明,预测的滚削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该滚削力预测方法的有效性.     

多元多层复合刀具切削性能研究

刀具表面涂层技术是刀具材料发展中的一项重要突破 ,它是解决刀具材料的主要矛盾 ,即红硬性、耐磨性、强度与韧性兼而有之的一个有效措施 采用多元多层复合涂层时 ,可获得单一涂层难以企及的优异切削性能 受涂层设备、涂层工艺等因素制约 ,国内首次对 4层以上涂层刀具进行切削性能研究 文中阐述了 4种多元多层刀具进行切削试验情况     

基于平均切削厚度钛合金TC4铣削机理

选用航空领域应用最广泛的钛合金TC4,基于平均切削厚度进行大量铣削试验,通过切削温度、切削力、切削振动、切屑变形等方面研究其铣削机理.试验结果表明,平均切削厚度是影响铣削性能的重要参数;保持平均切削厚度不变,在一定范围内调整径向切削深度和每齿进给,不论是切削温度、切削力还是振动变化都很小,可以认为具有相同的切削效果.同时,还归纳出不同铣削速度段下切削温度随平均切削厚度的变化规律及切屑变形的特性,并指出选择合适的平均切削厚度进行铣削加工TC4,不仅可以提高刀具耐用度而且可以改善加工表面质量.     

切削液的性能评选模型

切削液在机械加工领域应用非常广泛,起着重要作用.由于切削液产品种类繁多,加工对象和加工工具的材质、性状等又往往各不相同,与之相适应的切削液自然也当各具特色.如何选择恰当的切削液就是个不可回避的现实问题.另一方面,从切削液的研究、生产角度来看,需要对切削液不断地改进、创新.在这两方面都需要解决好切削液的性能评价和选择问题.本文所提切削液的性能,系指它在切削加工中对提高制品加工质量和效率所能表现出来的性能,即所谓第一性能.     

强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析

为正确分析切削介质的强化冷却对金属切削过程的影响，应用通用商业有限元软件Deform-2D，对航空用钛合金Ti6Al4V进行了强化冷却条件下的正交切削有限元模拟．通过几何建模、网格划分、边界条件的设定以及材料本构模型的选取等，模拟了Ti6Al4V合金锯齿状切屑的形成过程；文中还分析和探讨了不同强化冷却条件下的切屑形成、切削力以及切削温度的变化．结果表明：随着换热系数的增大，刀具前刀面的平均温度逐渐减小，而换热系数的高低对切削力及前刀面最高切削温度的变化无显著影响．     

冰层回转钻进冰屑温度计算及影响因素分析

为了分析冰层回转切削钻进时冰屑温度的变化规律,借鉴金属切削理论,建立了切削温度计算模型,对钻压、转速、切削具刃前角、切削具切入冰层深度、冰与切削具之间的摩擦系数、冰的抗剪强度以及切削具导热系数等因素对切削温度的影响规律进行了研究.结果表明,上述参数对切削温度均有一定的影响,其中摩擦系数对冰屑的温升影响最大,当摩擦系数增大到0.3时,冰屑的温升可高达9.11℃.钻头转速以及切削具刃前角对冰屑温升也有较大的影响,当钻头转速由30 r/min增大到130 r/min时,冰屑的温升由2.35℃增大到4.35℃;切削具刃前角由15°增大到75°时,冰屑的温升由3.48℃降低到2.42℃.     

基于LS-DYNA的金属切削加工有限元分析

采用有限元法对金属的切削加工过程进行了模拟,得出了工件内部应力、应变及温度的变化规律.模拟结果表明,切屑是切削层材料受到刀具前刀面的推挤,沿某一斜面发生剪切滑移形成的;切削进入稳定阶段后,材料的最大等效应力保持在某一值附近波动;钝圆半径的挤压导致成形表面产生残余应力;切削热主要集中在切屑上,切屑温度从切屑底层到外层逐渐递减.该方法弥补了实验方法冗繁的缺点,为金属切削原理的研究、切削加工工艺的设计提供了高效的方法和理论依据.     

碳钢高速车削中基于量热法的切削热分配

介绍了基于量热法的碳钢高速车削切削热在切屑、工件、刀具及环境中的量化分配.采用水作为收集切削热的媒介,通过自行设计的适配于高速车床的集屑容器以及分别收集工件和刀具热量的容器,在封闭式高速车削条件下测得各容器中水和承载物的温度变化,从而计算出传入切屑、工件、刀具及环境中的热量和总热量以及热流量.通过测量切削力和设定切削速度,得到主切削力的功率.将算出的总热流量与主切削力的功率相比较,评判用量热法测量切削热时的精确程度.     

绿色制造剃齿切削油液选择模型及应用

切削液的合理选择是提高切削加工绿色化程度的重要途径之一。根据绿色制造原理,在首先满足加工质量的前提下,建立了一种综合考虑时间、质量、成本、资源消耗和环境影响5个因素的切削液评价体系。采用油基切削液和不同类型的水基切削液进行剃齿加工对比试验,从工件质量、刀具寿命、成本和资源环境影响几个方面进行对比分析。结合试验结果,利用模糊综合评价方法对加工结果进行了评价,并据此提出了用于剃齿加工的切削液综合选择模型,通过剃齿加工实例验证了该模型的可行性。试验证明:采用水基切削液进行剃齿加工仍能满足质量要求,与传统油基切削液相比,水基能有效降低生产成本,同时减少对环境的污染。     

切削速度对硬态切削过程的影响分析

硬态切削具有良好的加工柔性、经济性和环保性,在对工件性能起关键作用的精加工中,已成为磨削加工的有力挑战者.通过对硬态切削过程中的切屑形态、切削力和切削温度的试验研究,得到了切削速度对上述各量的影响规律.结果表明,切削速度对切削温度和切削力的影响存在一个临界值,当工件硬度超过HRC50时,切削温度和切削力的变化规律与普通切削大不相同.