停动铣切实现超精密加工

常规铣切时,主切削运动与进给运动往往一同进行,即刀具切削工件时,同时进行着进给运动。若刀具尖端半径为R,进给量为f, 则被加工表面粗糙度理论值为:H=f~2/8R。但当进给量稍有变化,表面粗糙度值也将发生变化,如变化量为△f时,则表面粗糙度理论值的变化量就为:△H=(f/4R)△f。因此,当因工件驱动系统的电机发生振动或工件进给而引起振动时,都会使实际被加工表面粗糙度比理论值增加许多。为了适应超精密加工的需要,国外研制了停动铣切工件的机床设备(图1)。从而保证了被加工表面的刀痕均匀一致,且因刀具切削时工件停动,所以不会发生振动,使被实际加工表面粗糙度十分接近理论值。     

振动切削机理研究

振动切削是一种脉冲切削，是在传统切削过程中给刀具(或工件)施以某种可控的有规律的振动，使刀具以一定的振幅或频率振动的加工方法。通过动态理论及金属学原理分析振动切削加工方法，阐明振动切削提高系统剐度、降低切削力及促进切削液渗透的作用。     

陶瓷材料的振动切削

图1(a)所示的切削力波形是用于通常精密切削的,图1(b)所示的脉动切削力波形是利用振动切削技术进行精密切削的。日本宇都宫大学根据这种振动切削,把连续的脉冲切削力波形改造成了如图1(c)所示的间断式波形,亦即开发了断续脉冲切削力波形的新型的重叠振动切削。这种重叠振动切削是一种让切削刀具沿切削方向以频率f、振幅a超声波振动,再使之以频率F、振幅A的低频振动,使切削速度v<2πAF进行振动切削的     

双刀断屑法

振动断屑比其他方法断屠可靠,引起人们的重视。但是,现有的振动断屑法,必须保证刀具每分钟振动次数与工件每分钟转数之比f为一适当的定值,和使刀具振幅A要大于每转进给量的一半。因此,振动机构的频率和振幅应可调;另外,在切削中有切削厚度改变,切削负荷变化,加工表面光洁度降低等不足。因此,应用受到限制。本文介绍一种新型的振动断屑方法——双刀断屑法,能够克服以上缺点。     

可加工氟金云母陶瓷车削中刀具磨损实验研究

通过氟金云母可加工陶瓷车削实验,研究了硬质合金刀具磨损。分析了主轴转速、进给量和切削深度对刀具磨损率的影响。结果表明,主轴转速n=500r/min是刀具磨损率的极小值点,进给速度f=0.07~0.12mm/r是陶瓷加工较好的进给范围,切削深度a_p=0.12mm是陶瓷加工时合适的切削深度;刀具磨损主要发生在刀尖和主后刀面上。车削可加工陶瓷时,在保证加工精度和效率的前提下,选择适当的切削参数,可降低刀具磨损率,延长刀具使用寿命。     

基于微波烧结的Ti(C,N)/Al_2O_3金属陶瓷刀具切削淬硬钢的试验研究

利用微波烧结技术制备了Ti(C,N)/Al_2O_3金属陶瓷刀具(TA),并通过高速干式切削淬硬钢40Cr(50±2HRC)研究刀具的切削性能,同时与硬质合金刀具YT15进行对比。采用正交试验和极差分析法,以切削参数为优化对象,以工件金属去除率、表面粗糙度和刀具寿命为优化目标,确定了刀具的最佳切削用量。试验结果表明,切削淬硬钢40Cr时,刀具TA的最优切削参数为v=120m/min、a_p=0.3mm、f=0.1mm/r。TA刀具的切削时间为66min,比YT15提高了175%。工件平均表面粗糙度为1.27μm,比硬质合金刀具降低了15.9%。刀具的切削性能优于硬质合金刀具,并且可以实现以车代磨。     

航空难加工材料超声振动辅助切削技术现状及发展趋势

综述了钛合金、镍基高温合金及碳纤维增强复合材料等典型航空难加工材料超声振动辅助加工现状,在刀具上施加一维或二维超声振动可以提高航空难加工材料的切削加工性,具体表现为切削力降低、表面粗糙度改善、刀具磨损降低等。试验发现二维超声振动在切削航空难加工材料时效果更加显著。试验表明,未来开展超声振动加工与其它方式的复合加工将是进一步提高航空难加工材料切削加工性的有效手段。     

稀有金属的切削加工

<正> 1.钼的车削加工钼是一种高融点金属,主要用于高温炉发热体、X射线管、玻璃密封件等领域。钼的可加工性很差,用陶瓷或金刚石刀具加工,在短时间内,刀具即发生剧烈磨损。在 v=80m/min,d=0.2mm,f=0.15mm/r 条件下切削,PCD 和陶瓷刀具切削2min 后,刀具后面磨损宽度达0.65～0.7mm;金属陶瓷和 PCBN 刀具切削3.8min后,后面磨损达0.4mm。试验结果表明,硬质合金 K10     

超声波振动车削

随着科学技术和生产技术的日益发展,金属切削加工技术也在不断前进。超声波振动车削象等离子加热切削、导磁切削、导电切削、低温切削等许多利用物理或化学作用与金属切削加工相结合的新切削加工方法一样,是一项崭新的金属切削加工技术。超声波振动车削不是再沿用改善刀具几何角度、改变刀具材料和改进刀具结构等措施来改善切削过程,而是通过超声波发生器、换能器、变幅杆、刀杆等谐振系统及装置,使车刀高频小振幅Z向     

提高刀具系统刚度的切削振动消减措施

通过切削振动物理模型,分析了刀具产生切削振动的原因以及降低切削力、抑制刀具振动的方法。刀具系统静态和动态刚度对大悬径比深孔和型腔加工切削振动影响较大,重点介绍了提高刀具系统刚度的削振措施。     

金刚石刀具振动切削颗粒增强金属基复合材料的切削机理研究

金属基复合材料(MMCs)具有强度高、密度小的特点,可广泛应用于航空航天和汽车领域,但是这种材料的难加工特性限制了其进一步推广。采用超声振动切削可以降低切削力和切削热效应,对于难加工材料和难加工零件的精密加工具有特效[1]。本文采用金刚石刀具进行切削试验,对超声振动切削金属基复合材料的切屑形态、切屑变形系数和剪切角、切削表面微观形貌与粗糙度、加工表面残余应力及刀具磨损等几方面进行了深入的研究,并与非振动切削方法进行了对比。     

SF切削法及其刀具

1.SF切削法 SF切削法就是图1的斜向进给(Slant Feed)切削法。其刀具轴线垂直于X、Y平面,但其进给方向则与X、Y平面成一角度θ,此时的轴向进给量(相当异程)L即为吃刀深度。SF切削法的特点是: (1)加工效率高从图1可以看出,在SF切削中外刃与内刃同时参加切削。因此,其切削作用角(工件或刀具每转一转时,产生切削作用的角度)介于铣削(断续切削)与钻削(连续切削)之间。一般,切削作用角越大,同一进给量下的加工效率越高,切削过程越稳定。这对于型腔模加工来说,可缩短工时15～20 %。 (2)能抑制刀具振动实验证明,当刀具伸出长度与直径之比为3…     

超声振动车削精密液压阀芯的试验研究

使用涂层刀具对精密液压阀芯进行了超声振动车削试验,在刀尖圆弧半径r=0.2mm～0.8mm的车削条件下,试验对比分析了超声振动切削与普通切削的加工效果。试验结果表明:超声振动切削的温度整体要低于普通切削,表面质量也优于普通切削。在切削参数f=0.12mm,v=15m/min,a_p=0.015mm时,随着刀尖圆弧半径的增大,切屑宏观形态依次为:粒状,小螺旋状,大螺旋状;在同等条件下,超声切削产生的切屑较为松散,且颜色白亮。     

304不锈钢超声辅助切削研究

通过霍普金森杆试验确定304不锈钢的本构模型,在ANSYS软件中建立工件和刀具模型,设置切削加工参数和超声参数,进行超声辅助车削仿真试验得到相应切削力,并与理论模型进行比对,确定仿真试验的正确性。分析仿真数据,利用单因素分析法研究超声辅助切削过程中超声振幅、切削速度、切削深度和进给量对切削力的影响。结果表明:在相同切削参数下,相比于传统车削,超声辅助切削304不锈钢可有效降低切削力;随着超声振幅的增大,切削力先变小后变大;超声振幅A=23μm时,切削力最小。在给定的车削加工参数范围内、保证加工效率和工件质量的前提下,超声辅助车削304不锈钢最优车削加工参数为:超声振幅A=23μm,切削速度v_c=21m/min,切削深度a_p=0.1mm,进给量f=0.08mm/r。     

铝合金高速铣削试验研究

为了研究高速切削特征参数变化规律,通过5A02铝合金高速铣削试验,得到切削用量和加工特征参数的关系,以及硬度较大材料高速切削时刀具使用寿命。试验表明5A02铝合金高速切削条件下切削力、切削温度和刀具振动幅度下降,工件表面质量提高,高硬度材料高速加工合理选择刀具材料很关键。     

C/SiC复合材料超声扭转振动铣削抑制损伤产生的机理

传统铣削加工碳纤维增强碳化硅(C/Si C)复合材料极易产生加工损伤,而超声振动加工技术是切削难加工材料的理想方法之一。为了分析超声扭转振动铣削C/Si C复合材料抑制损伤产生的机理,以传统铣削加工为参照,在分析超声扭转振动铣削刀具运动轨迹的基础上,利用两种刀具在超声扭转振动铣削与传统铣削状态下对C/Si C复合材料进行铣槽加工,并对试验中切削力、刀具磨损情况和铣槽质量进行检测与分析。结果表明,切削力是影响加工损伤产生的重要因素,而施加超声扭转振动后两种刀具的切削力均低于传统铣削切削力,两种刀具的切削状态也得到了改善,其中硬质合金铣刀底刃磨损面积降低了23.7%,有效避免了槽壁加工表面崩边及毛刺现象。     

约束阻尼在车削加工振动抑制中的应用

提出了一种利用约束阻尼结构进行切削减振的方法。考虑切削过程中的自激振动和强迫振动对工件加工表面的影响,为了减小车削过程中的振动,建立了粘弹性阻尼约束结构,借助模态试验和最小二乘法,获得加工过程中刀具振动随时间变化的连续曲线,并利用粗糙度仪测试了工件的加工表面粗糙度;利用Matlab绘制了切削深度随主轴转速变化的Lobe图。研究结果显示,利用含有粘弹性阻尼约束结构的刀具系统进行切削加工可以减小刀具的振动、提高工件的加工表面质量和增加极限切削深度。     

激光超声复合加工硬质合金的切削特性研究

研究了激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金材料进行精密加工的切削特性。利用有限元仿真,分析硬质合金材料在普通切削、一维超声振动切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削4种切削方式下的切削力变化特征。采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,实验研究了激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比实验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度,对切削力的影响规律。仿真与实验结果表明,由于加工材料的软化和断续切削,激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。     

铍铜合金断续切削过程切削参数对后刀面温度的影响

为了分析切削参数对刀具温度的影响,以期在加工过程中改善刀具磨损和提高加工质量。采用以断续车削代替铣削加工的仿铣削试验平台,选取热电偶法对断续切削过程中不同切削参数下的后刀面温度进行测量,通过正交试验和单因素试验研究了切削参数对刀具温度的影响。结果表明,在v=200m/min,f=0.15mm/r,a p=0.75mm时,刀具温度最低,切削速度v和进给速度f对刀具温度的影响高度显著,背吃刀量对刀具温度的影响并不显著。在铍铜合金断续切削过程中,刀具温度在v=500m/min出现峰值,随着进给量的增大,刀具温度呈减小趋势,在f=0.11mm/r出现突变的趋势,与后刀面上的热量生成、热源移动和分配等因素的影响密不可分。     

超声波振动车削的试验与理论研究

<正> 振动切削就是在切削过程中(车、钻、铣、刨、磨、铰、拉、攻丝、切断及齿轮加工等),给刀具或工件一个有规律的可控的强制振动,改变传统的切削加工过程,以达提高加工表面质量、加工精度和效率的一种新型的切削加工方法。在人们的传统观念中一提到振动,常常把它视为一种有害的因素。事实上振动现象本身是有两面性的,在可控的条件下振动也是一种有利的因素。振动切削正是利用振动现象有益一面的新加工方法。