纯铁车削刀具磨损对表面完整性的影响

在微量润滑方式下采用非涂层刀具进行纯铁材料车削刀具磨损试验,并分别采用新刀具、后刀面平均磨损量为0.12和0.21 mm的已磨损刀具切削纯铁材料,研究刀具磨损对纯铁零件表面完整性的影响规律.结果表明:切削速度对纯铁精加工刀具寿命影响较大,其磨损形式以刀具后刀面刀尖磨损和沟槽磨损为主;高速时表面粗糙度随刀具磨损而快速增加,低速时则先增加后趋于平稳;切削速度为100、300 m/min时,工件表面切向和轴向残余应力随刀具磨损呈先减小后增大的变化趋势,显微硬度则呈先增大后减小的趋势;工件表层晶粒扭曲、拉伸状塑性变形程度增加,表面呈现严重的撕裂和塑性流动等缺陷.     

基于SPH法的金属切削大变形数值模拟

采用光滑质点流体动力学法对金属切削过程中复杂的材料本构行为进行了数值模拟,进而分析了切削加工中的基本规律.模拟结果表明,切削过程是切削层材料受刀具的挤压而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;堆积在刀尖处的材料屈服强度提高,接触应力增大,使得工件表面产生显微裂纹;切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在一定范围内平稳变动;形成切屑后,前刀面上的最大接触应力在距离切刃一定距离处上下变动,在该位置处刀具的磨损较为严重.     

新型低碳高硫易切钢表面粗糙度的研究

文章通过切削试验对新型低碳高硫易切钢的表面粗糙度进行了研究,分析了工件材料、进给量、刀尖圆弧半径、切削速度对表面粗糙度的影响。研究结果表明:进给量和刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响较大,表面粗糙度随着进给量的增大而明显增加,随着切削速度的提高而有所改善;易切钢中O元素和S元素含量是影响表面粗糙度的主要因素,当O元素含量合适时可以改善工件材料基体中的硫化物形态,而硫化物在切削过程中可以起润滑作用,从而改善表面质量。     

振动参数对金刚石切削不锈钢零件影响规律研究

为减轻金刚石刀具的磨损,提高工件表面加工质量,采用超声振动的方法切削不锈钢零件．研究了不同振动参数对工件表面粗糙度和刀具磨损量的影响规律．对刀具的振动频率和振幅的影响进行了理论分析．在精密车床上进行了金刚石刀具超声振动切削不锈钢零件的加工实验．结果表明：振动参数对工件表面粗糙度和刀具寿命有较大的影响．在一定条件下,振幅越小,加工表面粗糙度越大,刀具磨损越快;振动频率越高,加工表面粗糙度越小,工具磨损越轻．     

加工表面形貌的在线检测和识别

本文阐叙了一种基于光针法的表面形貌测量装置,它能在线测量加工工件圆周方向的波纹度和轴向表面轮廓形貌,其垂直分辨率为0.02～0.10μm,横向分辨率为30～50μm。切削试验表明,该装置还能够在线识别刀尖上的积屑瘤、切削过程中的颤振和刀具磨损对加工表面形貌的影响。     

冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响

为提高纯铁材料精加工时的表面质量,在相同切削参数下进行了干切、水冷、菜籽油润滑和微量润滑(MQL)4种方式下的切削试验,分析冷却润滑方式对工件表面完整性的影响机理.结果表明:MQL和菜籽油润滑比水冷和干切更有利于提高表面粗糙度;4种冷却润滑方式下已加工表面显微硬度具有相同的变化趋势,硬化层深度为60~70μm;表层晶粒呈严重的扭曲拉伸状塑性变形,干切时塑性变形层深度最大,其次为菜籽油润滑和MQL,水冷时最小;工件表面切向和轴向均呈残余拉应力,且切向应力大于轴向应力,而且冷却润滑方式对表面残余应力影响不大.试验结果对纯铁精加工选择合适的冷却润滑方式以提高表面完整性具有重要意义.     

螺杆的预应力硬态切削加工

基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工的预应力加载装置,以解决对工件施加较大预应力同时进行车削的难题;采用PCBN刀具对加载不同预应力的螺杆进行了车削实验,研究了不同预应力条件下工件的预应力、工件表面的残余应力、工件表面粗糙度、预应力对切削力的影响以及PCBN刀具的磨损情况,并与普通硬态切削加工进行比较.实验结果表...     

钙及钙硫复合易切削结构钢易切削机理探讨

本文在固定条件下研究了钙及钙硫复合易切削碳素结构钢的切削加工性。研究结果指出:含微量Ca、S的易切钢Y45CaS的切削加工性得到了改善,一般优于含Ca易切钢Y45Ca与基础钢45钢。适量添加Ca、S可提高刀具的寿命,改善加工表面光洁度,减小切削力与改善切屑的控制。借助扫描电子显微镜、微区能谱分析仪与电子探针观察了这些钢中的非金属夹杂物以及切削时刀具表面上所形成的附着层,并讨论了其特性。此氧化膜主要由CaO、Al_2O_3与SiO_2所组成。进而分析了切削含微量Ca、S易切削碳素结构钢的易切削机理。由此证实,切削Ca—S复合易切钢时切削加工性得以改善的机理,在于刀具前刀面上形成之附着层减小了刀具——工件材料的直接接触,从而减少了摩擦并防止了硬质合金刀具的热扩散磨损。     

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.     

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.     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.     

基于灰色理论的TC4钛合金车削工艺参数优化

以TC4钛合金为试验对象,通过干式车削正交试验得到刀具磨损和工件表面粗糙度值。以获得刀具磨损和工件表面粗糙度最佳值所对应的工艺切削参数为目标,运用灰色理论对正交试验结果进行数据分析,将多工艺目标通过灰色关联度的方式演变为单一指标的考察,实现工艺目标的整合计算,并得到了最优的切削参数组合。对最优参数组合进行试验验证,结果表明:最优切削参数组合能够在减轻刀具磨损的同时提高表面质量,并且提高了多工艺目标的灰色关联度。通过灰色理论进行参数优化,达到了预期的工艺目标,为实现快速优化试验参数提供了可靠的方法。     

盾构切削混凝土刮刀受力和磨损的离散元数值模拟研究

随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值模拟,研究了刀具参数（刀具前角、刀具后角、刀具形状）、试件强度、切削深度和切削速度对刀具受力的影响,并基于Archard模型探讨了刀具的磨损情况.计算结果表明,刀具前角越大,刀具受力越小;刀具后角和形状对其受力影响较小;试件强度、切削深度和切削速度越大,刀具的受力越大.数值计算得到的刀具切削力平均值与室内试验结果总体上有很好的一致性.刀具磨损情况最为严重的部位是刀尖;刀具前、后角越大,刀具磨损越严重;刀具磨损随切削深度、试件强度、切削速度的增大而增大.研究成果可为盾构刮刀设计和选型提供参考.     

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.     

烧结石墨的切削加工性研究

本文对烧结石墨材料切削时刀具的磨损，切属的危害性、适合切削的刀具材料及石墨材料的可加工性等进行了研究．切削烧结石墨材料时刀具的磨损方式主要为磨料磨损和粘结磨损，选用ＡＧ２陶瓷刀片进行粗加工，刀具耐用度比原来提高一倍以上，用ＹＧ６Ｘ刀片精加工可以得到良好的加工表面，显著改善了其切削加工性．     

开启式电动机机壳的内圆加工工艺改进

本文介绍了开启式电动机内圆加工时,由于断续切削产生很大的冲击和噪声,为了解决此问题,通过增加刀具的数目,按照＂接力＂切削原理,变断续切削为连续切削,从而达到提高工件加工质量和提高工作效率的目的。     

刃口钝圆半径对硬质合金刀具性能的影响

目的分析刀具刃口钝圆半径对刀具切削性能和加工质量的影响规律,开展切削加工试验及刀具性能变化规律的研究.方法采用具有不同刃口钝圆半径的整体硬质合金铣刀,以航空领域广泛应用的TC4钛合金材料为切削加工对象,在相同的切削参数下进行切削加工试验;以切削力、表面粗糙度和刀具磨损规律为主要因素对刀具切削性能和加工质量进行分析.结果刀具刃口钝圆半径在10.35～13.78μm内各主要因素的变化趋势:随着刀具刃口钝圆半径的增加,整体硬质合金铣刀切削刃口的强度随之增加,但切削刃口的锋利度随之下降,切削力呈缓慢增加的趋势,刀具磨损速率逐渐减小,且刃口钝圆半径与被加工工件的表面粗糙度呈非线性关系.结论笔者研究所得结果可为硬质合金刀具加工钛合金工程领域提供借鉴.     

固体润滑剂的作用机理和应用

摩擦与磨损在材料加工过程中是一大障碍,它们损害刀具,增加功率消耗,并且磨损的磨粒污染了加工材料。在切削加工过程中,刀具的前、后刀面不断与切屑和工件发生剧烈摩擦,接触区处于高温、高压状态。发生在刀具上的摩擦与磨损会造成刀具钝化失效,使切削无法进行,发生在工件上的剧烈摩擦则会使加工表面质量恶化。为减轻切削加工时的摩擦与磨损,普遍采用的方法是在切削加工中进行润滑。润滑的主要作用是改善切削过程的摩擦润滑状态,降低切削温度,从而延长刀具寿命、提高加工表面质量。     

基于热力学的PCD刀具加工ZL109铝合金的扩散磨损

PCD刀具高速切削时温度有时高达800-1 000℃,刀具材料元素的扩散有可能对PCD刀具的磨损产生重要影响.为此,从热力学角度研究了PCD刀具的扩散磨损规律,利用热力学理论求出了碳元素在铝中的活度,推导出了金刚石刀具中碳元素在工件材料铝中的溶解度模型,在该热力学模型基础上用Matlab计算出不同温度下PCD刀具加工铝合金时刀具材料元素扩散溶入工件材料中的浓度值.结果表明,刀具材料元素在工件材料中的扩散以指数函数的形式发生,随着切削温度的升高略有降低,变化平稳.XPS测试还表明,金刚石刀具中的碳元素与工件材料中的硅元素发生化学反应生成了硬度很高的碳化硅,对刀具的磨损产生影响.研究结果可对刀具材料的研究和设计提供参考,并可实现对刀具磨损状态的预报.     

淬 硬 轴 承 钢 锯 齿 形 切 屑 形 成 机 理

针对淬硬轴承钢在硬切削过程中产生的锯齿状切屑,建立了基于Abaqus/Explicit的正交切削热 力耦合有限元模型,仿真分析了AISI52100轴承钢在低、高速切削条件下锯齿状切屑的形成过程,其随时间变化的应力场、温度场和网格变形及其绝热剪切机理.结果表明：切削淬硬轴承钢时,首先在刀尖前方形成窄短的水平绝热剪切带;随着前刀面对工件材料的挤压作用增强,水平绝热剪切带由远离刀具的端部沿剪切平面扩展到自由表面;随着绝热剪切带的继续滑移,逐步形成了锯齿切屑而促使裂纹产生;切削速度效应加速了剪切带与自由表面交界处微裂纹的产生,并使微裂纹向刀尖扩展;第2变形区的摩擦对锯齿切屑起到了增强作用.