刀具磨损对表面粗糙度的影响与对策

镍基合金材料在600℃以上高温中具有高强度,抗氧化性及耐腐蚀性的优良性能,常常用于航空,核电等重要领域。在对其切削加工时,一般采用冷风切削技术。也就是在对镍基高温合金材料等类似工件材料切削时,使用-30℃-60℃的低温冷风喷射到切削区,同时使用微量的植物油代替润滑剂,达到控制高速切削时切削区温度的目的,从而有效减小刀具刃的磨损,进而减少表面粗糙度。本文阐述通过设置不同的切削实验条件,对高温合金材料进行高速切削,分析不同条件下刀具刃磨损情况,并就刀具磨损的深浅程度对加工件表面粗糙度的不同影响进行分析。     

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.     

大圆弧车刀车削玻璃的实验研究

本文根据玻璃边位印压实验结果,设计出了适宜于切削玻璃的车刀——大圆弧车刀,并结合玻璃切削过程中材料的去除机理,讨论了采用这种车刀时玻璃表面的形貌和刀具磨损的原因。     

不同形状的表面织构刀具仿真车削 Inconel 718 合金研究

目的 针对目前车削 Inconel 718 镍基高温合金主要面临的可加工性差和刀具磨损两个问题,提出表面微织 构技术进行刀具设计与制备。 方法 首先建立微织构刀具的理论刀-屑接触长度模型,其次,利用理论刀-屑接触长 度模型,建立表面织构刀具切削力的理论模型以及切削热的理论模型;最后,根据理论刀-屑接触长度的变化规律, 对微织构刀具的切削力、切削温度进行理论分析,并最终建立有限元仿真模型。 结果 通过有限元仿真结果表明微 织构刀具比硬质合金刀具的车削性能要好。 结论 与硬质合金刀具的切削力对比,微织构刀具的三向切削力均偏 小;且轴向力、径向力在一定范围内波动,主切削力呈增长趋势。 与硬质合金刀具的切削温度对比,微织构刀具可 以降低切削过程中切削热,且圆形微织构刀具是 3 种微织构刀具中切削温度最低的;与硬质合金刀具对比,表面微 织构可以降低刀具表面磨损问题,减少刀具与切屑的挤压作用和摩擦作用,且不同形状的表面织构产生的磨损深 度不同。     

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.     

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．     

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。     

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．     

超高强度钢高速切削工艺参数优化

针对超高强度钢高速铣削过程中刀具磨损严重的问题,采用金属陶瓷刀具对超高强度钢进行高速铣削试验,从而建立刀具磨损速率的预测模型.以切削速度、进给量和轴向切深3个切削工艺参数作为设计变量,以刀具磨损速率最小和切削效率最高作为优化目标,基于遗传算法对切削工艺参数进行优化,获得了最优切削工艺参数组合.     

硬态切削已加工表面完整性分析

从表面粗糙度、白层、残余应力、侧向塑性流动等方面对精密硬态切削已加工表面完整性的影响因素进行了分析,结果表明,切削用量和刀具磨损量对已加工表面完整性起着重要作用．     

精密切削加工中表面粗糙度的在线检测

本文研制了一种光纤表面粗糙度在线测量系统,通过涡流测微仪和步进马达控制系统,可以补偿由于工件尺寸变化、机床导轨几何误差和主轴部件的振动造成的光纤探头和被测工件表面之间的距离变化,使光纤测量仪的输出只反映已加工表面粗糙度的变化。该测量系统能识别出金刚石刀具切削铝合金时,影响加工表面粗糙度的主要因素是积屑瘤和振动。同时还可以用在线监测加工表面粗糙度的方法来监测刀具的磨损。     

AlCrN涂层硬质合金切削高温合金耐用度对比实验

采用新型涂层AlCrN硬质合金,并同时采用无涂层YW1和TiAlN涂层硬质合金作为对比实验的刀具材料,对变形镍基高温合金GH4169进行车削刀具磨损的系列实验研究.借助光学显微镜、电子扫描显微镜与能谱探针等工具,建立刀具寿命T-v公式,以刀具耐用度为评价指标,对刀具的磨损形态、磨损机理以及此类新型涂层(AlCrN)刀具对应于镍基高温合金的切削性能进行了分析.研究表明,干切削镍基高温合金,AlCrN涂层硬质合金的性能优于当前主流应用的刀具涂层(TiAlN)刀具.其失效形式主要表现为:后刀面磨损和主切削刃微崩刃.前刀面的磨损程度相对较低.其磨损机理为:高温高应力条件下的扩散、氧化磨损与黏接的综合作用.     

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。     

硬质合金刀具车削GH2132高温合金磨损及破损试验

用不同含钴量的超细晶WC-Co硬质合金刀具与普通WC-Co硬质合金刀具对GH2132高温合金进行高速连续切削刀具寿命及断续切削刀具破损的对比试验. 用最小二乘法进行线性回归,建立了刀具寿命与切削速度之间关系的T-v经验公式,用ZEISS体视显微镜及显微摄影系统观察了刀具刃口、前刀面和后刀面的磨损和破损形貌. 试验结果表明:WC-Co硬质合金刀具的磨损和破损的主要机制是黏接磨损;超细晶WC-Co硬质合金刀具的耐磨性明显高于普通硬质合金;适当增加钴黏接相含量有助于超细晶WC-Co硬质合金刀具获得最佳的耐磨损和抗破损性能.      

Atomic Study on Some Problems in Nanometric Cutting Mechanism

An investigation of some problems such as chip formation and surface generation in nanometric cutting mechanism based on molecular dynamics(MD) simulation is presented.It shows that chip formation is similar to that observed in macro-scale cutting.The movement of some micro-dislocation is the main cause of formation of chip and surface.Surface generation is notably affected by very small cutting force vibration.The highest stress appears in tool cutting edge,and it may cause wear,so it is necessary to build a MD model of tool wear.     

Atomic Study on Some Problems in Nanometric Cutting Mechanism

An investigation of some problems such as chip formation and surface generation in nanometric cutting mechanism based on molecular dynamics(MD) simulation is presented.It shows that chip formation is similar to that observed in macro-scale cutting.The movement of some micro-dislocation is the main cause of formation of chip and surface.Surface generation is notably affected by very small cutting force vibration.The highest stress appears in tool cutting edge,and it may cause wear,so it is necessary to build a MD model of tool wear.     

基于模糊支持向量机的刀具磨损检测

提出一种基于模糊支持向量机(FSVM)的切削过程中刀具磨损检测方法,对切削加工过程中的刀具磨损状态进行诊断与预测。提取切削加工过程中刀杆的振动信号和切削刀具的切削力信号,对其进行分帧处理,提取FFT特征量,对该特征向量进行模糊支持向量机的学习和训练。实验结果表明,该方法能够充分发挥模糊支持向量机的权系数作用,有效检测切削过程刀具的磨损程度,与同类识别方法的识别结果相比较,具有一定的优越性。     

金刚石涂层刀具干切削硅铝合金性能研究

由于金刚石薄膜涂层具有与天然金刚石相同的高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热优异性能,因此适用于车削和现代高速干式切削加工,尤其高速切削硅铝合金可提高生产率。文章通过用金刚石薄膜涂层刀具对硅铝合金进行干式切削,探讨其切削性能。试验结果表明,金刚石薄膜涂层刀具磨损是由薄膜显微断裂而逐渐脱落的过程,进给量是影响工件表面粗糙度的主要因素。     

精密切削中影响零件加工表面完整性的因素分析

分析了精密切削中影响零件加工表面完整性的因素，分析了各因素对加工表面完整性的影响，指出刀刃几何形状，进给量，刀具磨损等加工表面粗糙度影响最大，刀刃钝圆半径对加工表面的变质层的影响最大，从而合理地采取措施，改善零件的加工表面完整性。     

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.