TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明:TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%~40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。     

数控车床的振动切削试验系统设计

在数控车床CK6142上设计了合理的振动切削系统和测试系统，对试验数据进行了分析，试验结果表明振动切削具有一些普通切削无法比拟的工艺效果，主要表现为切削力减小、加工精度和表面质量得到提高。     

系统辨识的刀具磨损特征量提取方法

针对刀具磨损智能监控系统中信号预处理和磨损特征提取技术进行研究，提出了基于加工过程自适应模型参数估计的刀具磨损特征量提取方法，通过检测加工状态信号和加工参数，利用切削力模型和最小二乘法实现模型自动跟踪加工过程特性变化，并从估计的模型参数中获取刀具磨损特征量。经实验证明，加工过程切削力模型参数的变化能灵敏地反映刀具磨损特征，且该特征提取不受切削条件变化的影响。     

细长轴加工方法总结

本文阐述了细长轴的加工经验,从加工工具和工艺过程两个方面系统的分析了影响工件加工精度的主要因素,从消除加工过程中工艺系统误差角度分析了切削力的产生和分解,阐述了刀具几何角度、切削方法及切削用量与切削力之间的关系,论述了为消除过程中切削力对刀具几何角度、切削方法及切削用量选择的要求和加工过程中采取的工艺措施。     

考虑刀具-工件-机床系统柔性的铣削表面误差模型

不论是为改进加工精度与效率还是为实现虚拟制造,对切削过程建立精确而可靠的模型已经成为许多研究者的研究重点。本文针对棒铣过程,考虑工件、刀具和机床柔性,推导了一个解析的加工表面误差模型。仿真显示了加工条件对表面误差的影响,在较小切深时,切削力将刀具推离工件形成正误差,而在较大切深时,切削力将刀具拉向工件形成负误差。这些特点在实际切削实验中得到验证。     

采用能量法预报切削力

基于剪切角的最小能量解，对正交切削时的切削力进行了理论预报。计算过程由计算机完成。验证试验的结果表明，理论计算值与实测数据有一个系统差值。这个系统差值即刀具刃口及后刀面上的作用力，其数值范围与先前的实际测定结果取得了定性上的一致。将系统差值修正后，切削力的计算误差小于３％．最后讨论了研究金属切削过程考虑温度与应变率对被加工材料流动应力特性影响的必要性。     

车削ZL109铝合金PCD刀具的 几何参数优化仿真

ZL109铝合金对刀具的磨损严重,难以获得较好的加工精度.而刀具几何参数对切削力、切削温度、表面加工质量和刀具耐用度都有重要的影响,对刀具几何参数进行优化具有重要意义.利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的本构模型参数.采用单因素试验法,模拟刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度影响.结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力的影响最大,前角对Z方向切削力的影响最大,而后角对刀尖温度的影响最大.通过正交试验法和极差分析,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4 mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优.     

基于3D模型的螺纹铣削加工仿真有限元分析

螺纹铣削作为一种先进的螺纹加工方法,研究其加工过程中切削力和切削温度的变化规律对提高刀具使用寿命及被加工表面质量具有重要的现实意义。以某可转位螺纹铣刀铣削加工45#钢为研究对象,在三维设计软件Pro/e中建立刀具三维实体模型,并导入金属切削工艺有限元软件AdvantEdge中进行铣削加工模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同进给量的选择对切削力和切削温度的影响,分析结果为实际螺纹铣削加工及其进给量的选择提供参考。     

PCBN刀具切削淬硬轴承钢时工件硬度的影响分析

通过对PCBN刀具切削不同硬度GCr15轴承钢时切削力、切削温度、刀具磨损和已加工表面质量的试验研究,得到了工件硬度对上述各量的影响规律.结果表明,当工件硬度在HRC50左右时,刀具磨损严重且工件表面质量很差,说明PCBN刀具不适合切削中等硬度的轴承钢.     

刀具磨损的人工神经网络估计

难以对刀具磨损进行较准确的监测与界定是目前国内外自动化加工中一个急待解决的课题。本文利用优化理论对ＢＰ网络的缺陷进行了分析，提出动态步长法等优化方法，并结合选择了对刀具状态较敏感而对加工条件变化稳定性的相对切削力比值作为特征量，将其方向用于刀具磨损量的估计，实验证明，采用的方法是正确的、有效的、可行的，可以广泛应用于工程技术领域。     

刀具磨、破损实时监测系统的开发与研究

根据李晓谦博士论文(西安交通大学XWI-169)中提出的刀具由正常磨损阶段转入急剧磨损阶段(或破损)时伴随发生的相对切削分力比的变化率发生显著变化这一现象,研制开发了可用于生产现场且实用化的刀具磨、破损监测系统。监测系统中设定的阈值和切削用量、刀具材料、工件材料及刀具几何角度无关;设计了微型内藏传感器式车削测力刀杆及与其配套的测量电路,该传感器及测量电路有灵敏度高、两向相互干扰小等特点;还设计了单片机诊断系统。在总体上成为一套可供实用且完整的刀具磨、破损监测系统。     

Research on High-Speed Drilling Performances of Austenitic Stainless Steels

Due to specific properties arising from their structure (high ductility, high toughness,strong tenacious and low heat conductivity), the stainless steels have poor machinability. The drilling of the stainless steels becomes the machining difficulty for their serious work-hardening and abrasion of tools. In this paper, the austenitic stainless steel is used as the work-piece to perform the contrastive experiments with the TiN coated and TiAlN-coated high-speed steel drills. The cutting force, torque, cutting temperature, and the abrasion of drills and tool life are tested and analyzed in the process of high-speed drilling. Experiment results show the effect of drilling speed on cutting force, cutting temperature, and drill wear. TiAlN-coated drills demonstrate better performances in high speed drilling. The research results will be of great benefit in the selection of drills and in the control of tool wear in high speed drilling of stainless steels.     

硬质合金刀具铣削镍基单晶高温合金DD5磨损试验

为探究在干切削和水基微量润滑(WMQL)条件下刀具磨损对DD5铣削表面质量的影响规律,采用四刃PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具以及超景深显微镜和扫描电镜等设备,以刀具副后刀面磨损宽度为主要评价指标,对硬质合金刀具副后刀面磨损形态、磨损机理进行分析和研究,并采用三维轮廓仪对零件表面粗糙度进行测量.研究结果表明,与干切削相比,采用水基微量润滑冷却技术,能够延长刀具寿命并改善材料的铣削加工性;硬质合金刀具的主要磨损机理为粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损和扩散磨损.     

铣刀磨损过程中铣削力与磨损面积分析

研究了三刃立铣刀磨损过程中切削力与刀具后刀面磨损带中部宽度（VB）、磨损面积、刀具副后刀面磨损带宽和磨损面积之间的关系．实验结果表明：铣刀磨损过程中,铣刀每转切削力均值、每切削刃切削力均值的变化曲线与车刀的典型磨损过程曲线相似,铣刀后刀面磨损面积比VB更真实地反映铣刀的磨损状态,可根据x方向的切削力标准偏差与其均值的比值判断刀具的磨损．     

FMS刀具寿命优化管理研究

刀具的磨损与具体的加工状态直接相关,在一般的ＦＭＳ刀具管理中,大多采用切削时间累加的方法进行刀具寿命管理,此法难于准确衡量刀具的磨损。该文首次提出刀具相对磨损率的概念,采用建立切削数据库的方法,得到刀具相对磨损率的计算公式,并应用于ＦＭＳ刀具管理中,以进行刀具寿命的优化管理。实例计算表明,此方法是可行的。     

基于自适应小波基的刀具磨损检测

通过刀具磨损特征向量的定义和提取,建立了奇异性指数和刀具磨损的对应关系,并利用小波变换对切削力信号进行分析,实现了刀具的磨损检测。     

氧化锆陶瓷车削刀具几何参数的多目标优化

通过氧化锆车削试验测得切削力和刀具磨损量,以工件材料去除量与刀具磨损量的比值作为刀具利用率的量化指标.采用粒子群算法改进BP神经网络,并以此对单因素试验值进行训练预测.采用最小二乘拟合,建立刀具利用率和切削力关于各刀具几何参数的一元模型,以相关系数检验模型的可靠性.基于一元模型,分别提出了刀具利用率和切削力关于刀具几何参数的多元模型.利用粒子群算法结合正交试验值对多元模型进行优化求解,并通过验证试验证明了多元模型具有较高的精度.将多元模型作为目标函数,以刀具利用率最大和切削力最小为优化目标,基于粒子群算法进行了刀具几何参数的多目标优化,验证试验结果表明优化得到的刀具几何参数是合理的.     

高速车削Inconel718时切削力研究

切削力是高速切削加工过程中的一个重要的因素。本文采用sialon陶瓷刀具对镍基合金Inconel718进行了高速车削试验。研究了不同切削速度下切削力、刀具磨损和表面粗糙度相互关系。通过切屑的宏观形态计算得到定量的切削变形系数、剪切角、剪应变,直观分析考察了Sialon陶瓷刀具加工镍基合金时变切削力与形系数及剪切角大小随速度变化的规律。     

切削加工中的刀—屑接触区应力分布计算模型建立

切削加工中,刀—屑接触区的应力分布直接影响着切削加工性能、切削温度分布及刀具磨损等,本文通过对直角切削时的切削力的分析和刀—屑接触长度的计算,建立了刀屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,通过该模型可直接得到刀具前刀面的应力分布情况.