聚晶金刚石刀具低温冷却铣削Cf/SiC磨损机理

采用聚晶金刚石(PCD)刀具对C_f/SiC陶瓷基复合材料进行干式和低温冷却铣削试验,获得了PCD刀具在干式和低温冷却铣削条件下的前刀面和后刀面磨损形貌,测得了不同铣削长度所对应的主切削力和后刀面磨损量,分析了PCD刀具在不同铣削条件下的磨损机理及寿命可靠性。研究表明:在低温冷却条件下,PCD刀具以磨粒磨损为主要磨损机理,失效表面存在明显沟槽磨损和大量长条状划痕;而在干式铣削条件下,PCD刀具以磨粒磨损和局部氧化磨损为主要磨损机理,失效表面呈现均匀的磨损带;低温冷却使PCD刀具有效使用寿命提高约100%。     

基于后刀面磨损带面积的铣刀磨损模型的建立

鉴于后刀面磨损带面积（AB)可以作为衡量刀具磨损程度的一个指标,以此为据建立了作用在小直径螺旋立铣刀后刀面瞬时切削力和平均切削力与AB间的数学模型,使用不同的切削参数进行了多次实验,计算出模型的特征常数,并进行了模型的实验验证,为用切削力监测铣刀状态提供了理论依据。     

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密度,磨损面积,刀具副后刀面磨损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。     

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．     

模糊回归分析在平头立铣刀磨损监测中的应用

通过分析铣刀渐进磨损过程的特点,从切削力、主轴端振动位移、主轴端振动加速度和主轴电机功率等信号中提取了8个反映刀具磨损状态的特征参数,提出用模糊回归分析多传感器信息融合方法监测铣刀后刀面磨损带面积.在立式加工中心上的实验表明,模糊回归分析计算的后刀面磨损带面积与实际测量值基本相符,计算效率高,能够满足小直径立铣刀磨损在线监测要求,具有较强的有效性和工程实用性.     

立铣刀切削力模型的时域特性研究

根据铣刀刀齿渐进磨损过程中切削力信号的变化特点,分析了x和y方向瞬时切削力、每转平均切削力与刀齿后刀面磨损带面积间模型的时域统计特性,提取了反映刀具磨损状态的时域统计特征参数;并根据所设计的实验方案进行了相关的实验研究.     

铣削力建模技术研究及实验对比

结合力学仿真与切削实验,对铣削力建模中的刀具类型、切削力模型、切削力系数辨识及铣削方式等关键技术进行了对比研究。结果表明:线性和指数切削力模型均能精确预测铣削力,以X、Y向切削力为例,圆柱螺旋立铣刀仿真与实验的最大误差为5.60%;采用线性模型与全局切削力系数辨识球头刀铣削力时,精度较圆柱立铣刀低,最大误差为9.17%;采用切削力系数分层辨识,可显著提高球头刀铣削力仿真精度,与全局切削力系数辨识方法相比,分层辨识方法可将球头铣刀的铣削力的预测误差下降至1.97%。此外,铣削颤振预测是铣削建模的重要内容,该对比研究可进一步拓展到颤振稳定域图预测。     

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.     

高速铣削TC6钛合金的刀具磨损机理

通过物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（ CVD）涂层硬质合金刀具对α+β相钛合金TC6进行高速铣削加工,研究了PVD与CVD刀具在铣削TC6钛合金过程中的刀具磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的切削条件下,PVD涂层刀具后刀面磨损量更小,刀具寿命更长,更适合TC6钛合金的加工.其前刀面主要发生黏结磨损和氧化磨损,后刀面则为边界磨损,由于前刀面黏结磨损和后刀面边界磨损对切削刃的弱化作用,使得主切削刃发生了微崩刃.CVD涂层刀具寿命较短,其前刀面主要发生初期微崩刃和随之而来的月牙洼磨损以及黏结磨损;后刀面则为磨粒磨损,失效形式为涂层剥落.     

基于声发射信号的铣刀运行可靠性评估

研究了基于声发射方法的Logistic回归模型的铣削过程中刀具可靠性评估.从试验数据分析得出铣削过程的声发射信号和切削力信号,与刀具磨损量具有较强线性相关性,是刀具性能退化监测的有效方法.运用小波包分解提取声发射信号的能量,选取与刀具磨损相关的频带能量作为特征指标.将应用切削力和声发射两种监测方法建立的可靠性模型与仅用声发射监测的可靠性模型进行对比发现,两个模型都较为准确地评估出了刀具在铣削过程中的可靠度指标,而基于声发射可靠性评估模型更为方便,在实际切削力不易获得的情况下,运用此方法能够进行刀具的可靠性评估与寿命预测.     

铣削高强度钛合金TC18的刀具磨损机理

采用无涂层和PVD涂层硬质合金可转位刀具对高强度钛合金TC18进行铣削加工,研究了钛合金TC18铣削加工过程中刀具的磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的加工条件下,采用PVD涂层硬质合金刀具加工TC18钛合金的寿命较长,前刀面主要磨损机理为黏结磨损和扩散磨损等,刀具失效形式为涂层剥落和随之而来的前刀面月牙洼磨损,后刀面除了黏结磨损和扩散磨损以外,还发生了磨粒磨损;无涂层硬质合金刀具的寿命较短,刀具的失效形式为崩刃.     

神经网络融合法在铣刀磨损监测中的应用

传统用单一传感器监测小直径立铣刀磨损有一定局限性，通过分析铣刀渐进磨损过程特点，提出用神经网络多传感器信息融合方法监测铣刀后刀面磨损带中部带宽，并在立式加工中心上验证了该融合方法的有效性和工程实用性。     

航空铝合金薄壁零件高速加工铣削力

探讨铣削力三维有限元计算方法,研究航空薄壁零件高速加工切削力变化规律。基于Advant Edge 3D铣削模块,实现对AL7075航空铝合金材料的铣削过程仿真加工并研究铣削力规律。预测不同切削时间下工件及刀具上的温度分布,建立高速铣削参数对铝合金7075铣削力和铣削温度的影响曲线。通过实际铣削试验验证仿真结果的可靠性。研究结果表明:在铣削速度v为250~1 500 m/min,切削速度大于250 m/min时,切削力随切削速度增加而快速下降;当切削速度大于500 m/min时,切削力变化不大,呈微量上升趋势;轴向力FZ在整个速度范围内变化不大;高速铣削参数对铝合金7075铣削力和铣削温度的影响曲线可辅助优化切削加工参数,有助于减小切削过程中刀具的磨损,改善刀具切削状态,提高刀具使用寿命,为预测其他材料的铣削力提供了新的有限元建模方法。     

基于磨损区重构的圆柱立铣刀周刃磨损评价方法

针对周刃磨损值测量误差大的问题,提出了基于磨损区重构的铣刀周刃磨损的评价方法。从视频显微镜获取的磨损区图像出发,建立三维重构与曲面展开映射模型,实现周刃后刀面磨损区的三维重构以及螺旋面的近似平面展开;应用几何变换,实现第1、第2后刀面磨损区的平面表示及其共面表示,从而得到等效平面磨损区。通过对等效平面磨损区的分析,得到后刀面磨损宽度和磨损面积,进而对铣刀周刃磨损进行评价。在对四刃铣刀的磨损（切削时间为57 min）进行实证研究后发现用重构法得到的磨损宽度、面积相比于用直接法平均增加了0.16 mm和0.067 mm²,增率为17.0%和14.9%。研究结果表明了重构法的可行性和准确性。     

基于改进人工蜂群算法和极限学习机的刀具磨损监测

为了提高机械切削加工中刀具磨损量的实时监测精度,运用极限学习机建立刀具磨损监测模型,提出一种引入虚拟蜂的改进人工蜂群算法,对极限学习机随机产生的输入层权值和隐含层阈值进行优化。采用时域分析和经验模态分解,提取铣削加工中的切削力信号、振动信号以及声发射信号的时域特征和内禀模态能量比,从中选出对刀具磨损敏感的特征作为监测特征。利用建立的监测模型计算得到刀具磨损值,实验结果表明,优化后的极限学习机能够准确地预测刀具磨损值,且具有更简单的网络结构,同时改进后的蜂群算法也表现出了更好的寻优能力。     

神经网络融合法在铣刀磨损监测中的应用

传统用单一传感器监测小直径立铣刀磨损有一定局限性 ,通过分析铣刀渐进磨损过程特点 ,提出用神经网络多传感器信息融合方法监测铣刀后刀面磨损带中部带宽 ,并在立式加工中心上验证了该融合方法的有效性和工程实用性 .     

立铣刀切削力模型的时域特性研究

根据铣刀刀齿渐进磨缶过程中切削力信号的变化特点,分析了ｘ和ｙ方向瞬时切削力,每转平均切削力与刀齿后磨损带面积间模型的时域统计特性,提取了反映刀具磨损状态的时域统计特征参数;并根据所设计的实验方案进行了相关的实验研究。     

基于组合型阈值分割的在线立铣刀侧刃磨损测量

在实际生产中，现场测量立铣刀侧刃磨损是一项艰巨的工作．光照条件、刀具空间几何形状和初始位置的标定等因素对刀具磨损参数的测量精度影响很大．针对上述问题，提出了一种基于组合型阈值分割方法的在线立铣刀侧刃磨损测量方法，在保证测量精度的情况下最大限度地获取刀具磨损参数的有效信息．首先，提出一种图像剪切策略对捕捉到的磨损区域不同光强下的原始照片进行预处理，选取弱光下的刀尖区域和强光下的均匀磨损区域作为数据源；其次，对该数据源采用包含改进的直方图法和局部阈值分割法的组合型阈值分割法进行磨损区域提取；然后，将两种方法的结果进行叠加，去除磨损区域以外的多种噪声，并根据第1步的剪切位置，将分割后的刀尖区域图像与均匀磨损区域图像拼接，得到完整的磨损区域；最后，利用最小二乘法求出原始切削刃位置，标定磨损区域图像，计算刀具磨损参数．在立铣刀磨损实验中，测得侧刃的最大磨损量的精度大于98%，最大误差不超过5μm．实验结果表明，本文提出的方法能够获取全面的磨损区域信息，给出完整的磨损区域和精确的刀具磨损参数，有助于更加可靠地评估刀具磨损状态．     

CVD复合涂层刀具在天然大理石切削中的磨损特性

目的分析CVD复合涂层刀具在天然石材加工中的磨损特性,探讨涂层刀具在石材加工中参数选择的合理性.方法使用CVD复合涂层刀具对天然大理石进行了高速铣削试验,利用测力仪测量出不同加工参数下的切削力,分析不同参数对切削力的影响,利用扫描电子显微镜观察刀具磨损形貌,通过能谱分析刀具组成.结果CVD复合涂层刀具切削天然大理石过程中,切削力随切削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,切削深度对切削力的影响程度最大.刀具磨损量随主轴转速的增大而减小,与切削深度和进给速度之间为非线性关系,进给速度高于2 000 mm/min时出现整体磨损,磨损量不随进给速度的增大而变化.结论 CVD复合涂层刀具铣削天然大理石时的磨损机理是:涂层和刀具基体的机械损耗去除(剥落和崩刃)、高温下的氧化磨损和粘结磨损.由于工件和刀具表面存在摩擦产生热量,刀具涂层发生粘结磨损,在周期性冲击力作用下造成后刀面涂层和基体的机械损耗去除,裸露的刀具基体与空气中的氧发生氧化磨损,其中机械损耗去除磨损和粘结磨损伴随整个刀具磨损过程.     

TiB_2弥散强化Al_2O_3陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3－TiB2复合陶瓷的力学性能．结果表明，当TiB2含量为20wt％时，能获得较高的综合性能．用此配方制成的陶瓷刀具具有较高的耐磨性能．后刀面磨损量VBmax比YW1低1倍左右．陶瓷刀具的磨损以微区剥离为主要机制．此外，还对比了陶瓷刀具和硬质合金刀具的切削力变化情况．