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...     

PCBN刀具切削气门座圈磨损性能研究

文章采用PCBN刀具对气门座圈进行了高速干切削试验,使用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析了刀具磨损微区表面成分,并对刀具的主要磨损机理进行了分析。研究结果表明,使用PCBN刀具高速切削粉末冶金材料时,刀具在未达到磨钝标准前就会产生脆性破损。PCBN刀具磨损机理主要为黏结剂磨损、氧化磨损和扩散磨损的综合作用。     

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。     

PCBN硬态切削粉末冶金气门座圈的试验研究

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明:PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈时,刀尖圆弧半径和负倒棱导致径向力相对较大;切削参数中切削深度和进给量对切削力的影响较大,切削速度的影响相对较小;切削V581过程中,主切削力随着切削速度的增加而有所下降;实际加工中应选用较小的切削深度和进给量、较高的切削速度,以提高加工表面质量和刀具寿命。     

纳米切削中水的物理作用的分子动力学仿真

为了减少刀具磨损、提高工件表面完整性,借助分子动力学仿真对金刚石纳米级切削单晶铜进行了深入研究,比较了干切和加水切削时的晶格变形、切削力和热耗散,探讨了水基切削液和断续切削对刀具磨损和表面质量的影响.结果表明:水分子能够有效将刀具表面和被切材料分隔开,但是由于刀尖处接触压力极高、水膜易被穿透致使刀尖与铜原子直接作用,因此黏着现象无法完全避免.加水切削有利于减小摩擦力并降低刀具表面热量,工件已加工表面完整性得到提高,而断续切削有利于水膜的保持并充分发挥其冷却润滑作用.     

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.     

基于油膜附水滴切削液的车削加工性能的优化

将低硬度材料(不锈钢)和高硬度材料(轴承钢)作为实验材料进行车削,通过在3种不同加工方式下(油膜附水滴切削液、乳化液、干切削)的切削对比,观察切削力、粗糙度变化规律。实验结果表明油膜附水滴切削液(Oil-on-Water)能有效地降低在切削过程中的切削力;而且在运用OoW切削液加工高硬度材料的时候工件表面质量有明显提高。但是在切削硬度低材料时OoW加工表面质量比干切削要差。为了提高硬度较低材料OoW切削加工表面质量,采用二阶曲面响应法,针对粗糙度受进给量、进给速度、吃刀量影响的问题进行建模和分析。     

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.     

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。     

陶瓷刀具切削淬硬钢的刀具磨损研究

研究氧化铝陶瓷刀具切削淬硬GCr15轴承钢切削过程中的刀具磨损形态、耐磨性能,刀具磨损过程中刃型变化规律及其对切削机理的影响,提出陶瓷刀具“自励”的观点,讨论刀具磨损与破损的关系和陶瓷刀具耐用度标准。     

Wear Patterns and Mechanisms of Cutting Tools in High Speed Face Milling

High speed machining has received an important interest because it leads to an increase of productivity and a better workpiece surface quality. However, at high cutting speeds, the tool wear increases dramatically due to the high temperature at the tool-workpiece interface. Tool wear impairs the surface finish and hence the tool life is reduced. That is why an important objective of metal cutting research has been the assessment of tool wear patterns and mechanisms. In this paper, wear performances of PCBN ...     

小切深条件下磨削表面完整性变化机理

磨削表面强化后的残余应力及表面层硬度的改变是评价零件加工表面完整性的重要指标,并对零件的疲劳强度、耐磨损性能等影响显著.针对工程中更为多见的小切深磨削工艺过程,基于45钢试件磨削加工试验,以磨削变质层的金相组织、厚度、表面硬度和残余应力为研究对象,重点讨论了小切深条件下磨削表面变质层组织特征与形成机理.结果表明:在小切深干磨削条件下,工件表层存在残余拉应力,应力值随磨削深度的增加或工件速度的增加而减小;工件表面变质层厚度随磨削深度的增加或工件速度的减小而增大.试验结果说明,在小切深干磨削条件下,合理确定磨削用量及砂轮特性参数等,可使工件表层产生强化作用.     

精密干切削淬硬零件表面完整性试验分析

试验分析了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具在锋利无润滑状态下精密车削硬度为HRC62轴承钢GCr15时,切削参数(切削深度、切削速度和进给量)对表面粗糙度、残余应力和表面变质层的影响规律.在选择的切削用量范围内,以零件表面完整性为目标函数,采用正交试验法对切削参数进行优选,并对优选参数进行验证试验.结果表明,淬硬零件在高精度数控机床上进行精密干切削加工,能获得优越的表面完整性,即优异的表面精度、深度约为0.1 mm的表面残余压应力、热损伤层完全消失的表面物理性能.     

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。     

干式硬态车削淬硬工具钢Cr12MoV表面粗糙度试验与预测模型

使用PCBN刀具对不同淬硬状态工具钢Cr12MoV进行精密干式硬态车削试验,运用正交实验法分析切削速度、试件硬度、刀具前角、切削深度4个因素间的交互作用,得到最优车削条件.利用多元回归法,借助应用数学软件SPSS技术,建立表面粗糙度的线性模型与指数模型,并对这2种模型进行比较.试验表明:影响表面粗糙度最显著的因素是切削速度与淬火硬度,切削深度影响最小,指数模型比线性模型预测精度高.     

HT1低合金刀具材料及表面强化涂层特性研究

化纤生产的刀具既是关键零件又是易耗件。随着被加工材料的升级,对制作刀具材料提出更高的性能要求。为适应全球绿色环保的发展趋势,节约W、Mo等贵重合金元素,通过对低合金HT1刀具材料的研究,强化刀具材料冲击韧性,利用物理气相沉积方法强化材料表面硬度与耐磨性能,拓展低合金钢材料的应用范围。     

功能梯度金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损失效研究

利用真空烧结工艺和表面氮化处理工艺,制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片和Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度可转位刀片,与通用硬质合金刀具进行了铸铁的对比切削试验.并利用SEM、EPMA对自制刀片的磨损失效机理进行了分析.结果表明:氮化处理后刀片的耐磨性提高,与TN20的切削性能相似.功能梯度金属陶瓷刀片的磨损失效机理为冲击磨损、扩散和粘附磨损.     

切削液的合理选用

合理地选用切削液，可以减少刀具磨损，提高刀具耐用度，减少工件的热变形，提高工件表面质量和加工精度。介绍了切削液的功能，论述了如何正确选用切削液以及选择切削液时应注意的问题。     

超硬刀具切削复合材料的实验研究

复合材料作为一种新型的工程材料 ,已在航空、航天等现代工业中得到广泛应用。超硬材料 (金刚石 ,立方氮化硼 )则是在 2 0世纪后期发展起来的新型刀具材料。文中阐述了复合材料和超硬刀具材料的种类、性能与制造方法。用超硬刀具对复合材料进行了切削试验 ,文中介绍了部分试验内容 ,并列出试验数据。实验研究表明 ,超硬刀具是加工复合材料最有效的刀具。PCD与 PCBN复合片及 CVD厚膜金刚石刀具能够有效地加工各种复合材料 ;但 CVD薄膜金刚石刀具只能加工纤维加强的复合材料。     

功能梯度金属陶瓷刀具磨损机理研究

利用真空烧结工艺和表面氮化处理工艺,制备了功能梯度Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片.与通用硬质合金刀具进行了正火态45#钢的对比切削试验,并利用SEM、EPMA对自制刀片的磨损机理进行了分析.结果表明:与TN20、YT15相比,自制刀具皆表现表现出较优的切削性能和较高的耐磨性.表面氮化处理后刀具的表面硬度提高,大幅度的提高了刀具的抗热冲击性能和耐磨性能.功能梯度金属陶瓷刀片的磨损机理为粘附磨损.