PCBN刀具断续干式切削淬硬钢Cr12MoV切削力研究

基于正交试验设计,使用PCBN刀具进行断续干式车削淬硬工具钢Cr12MoV试验,测得在不同切削参数下的切削力.运用极差分析与方差分析方法,研究各切削参数对断续切削时瞬态冲击力与准静态切削力的影响.应用SPSS软件对准静态切削力进行分析,得出准静态切削力的经验公式.研究结果表明：断续切削方式下,在切削参数中,背吃刀量对瞬态冲击力有显著影响,切削速度和背吃刀量均对准静态切削力影响较大;经验公式对准静态切削力的预测平均误差约为6.3％.     

PCBN刀具断续切削淬火钢时负倒棱角度对其切削性能的影响

通过总结断续加工GCr15钢的试验数据得出不同负倒棱角度下切削力的变化趋势及刀具寿命随负倒棱角度改变时的变化曲线,进而得出在实际加工过程中最佳的负倒棱角度。试验结果表明:切削力随着负倒棱角度的增大呈先增大后减小的趋势,其中径向切削力最大;有效冲击力的径向分力及变化幅值大于其它两个方向的有效冲击力;负倒棱角度较小时,影响刀具寿命的主要原因为机械冲击;负倒棱角度较大时,切削温度与机械冲击综合作用是影响刀具寿命的主要因素。     

PCBN刀具断续切削淬硬钢瞬态冲击力研究

基于正交试验设计方法,使用PCBN刀具进行干式断续车削淬硬钢Cr12Mo V试验,研究了不同切削参数与工件硬度对瞬态冲击力的影响。应用响应曲面法建立了瞬态冲击力的线性预测模型和指数预测模型。研究结果表明:断续切削方式下,工件硬度和切削速度对瞬态冲击力有显著影响;线性预测模型和指数预测模型均能准确地对瞬态冲击力进行预测。     

钝圆半径对镍基高温合金的铣削性能影响

铣削典型的难加工材料镍基高温合金时,刀具刃口直接接触参与切削,对铣削性能起到决定性作用。通过建立刀具精确三维模型和有限元切削仿真模型,对不同钝圆半径的圆角铣刀铣削镍基合金进行仿真,分析钝圆半径对切削性能的影响,开展切削试验进行验证。结果表明:钝圆半径对刃口附近集中区域的应力和温度以及进给抗力和切深抗力影响较为显著;钝圆半径增大,切屑挤裂程度增加,刃口附近集中区域的应力和温度呈减小趋势;切削仿真和实际切削试验具有较好的对应关系。     

基于Inconel 718车削过程有限元仿真的刀具刃口几何参数优化

基于Third Wave Advant Edge建立二维有限元模型,对镍基高温合金Inconel 718的车削过程进行数值仿真分析,并通过直角车削试验验证仿真模型的精准度;提出了刃口几何参数的优化流程,获得了不同刃口几何参数下的切削温度和应力分布,研究了刀具刃口几何参数对刀具应力及刀具温度的影响,进而对加工镍基合金的刀具刃口参数进行优化。仿真结果表明:在选定后角7°时,粗加工镍基合金Inconel 718的最优前角为6°,最优刃口钝圆半径为60μm;随着刀具前角的增加(0°~10°),切削温度逐渐增加,刀具应力先减小后增加,切屑的高温区逐渐减小,刀具的高应力区逐渐向后刀面扩展;随着刃口钝圆半径的增加(30μm~80μm),刀具温度逐渐增加,温度分布无明显变化,刀具应力先减小后增加,切削刃附近应力集中现象减弱。     

涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究

采用涂层PCBN刀具对淬硬模具钢(Cr12MoV)进行切削试验,研究不同切削用量和刀尖圆弧半径对切削力和表面粗糙度的影响规律,并采用极差法评估各因素对切削力和表面粗糙度的影响程度。试验结果和分析表明:采用涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律有别于传统切削理论。主要原因为:淬硬模具钢硬度高、导热性差,属于难加工材料;试验中选用的TiAlN涂层PCBN刀具有较大的负倒棱(0.12mm×-25°)和刀尖钝圆半径(42μm)。另外,通过极差分析的结果可知,切削深度对切削力的影响最大,刀尖圆弧半径对加工表面粗糙度影响最大。     

CBN刀具材料的发展及其切削性能研究进展

主要介绍了多晶CBN(PCBN)材料的发展现状和前景以及作为刀具材料的机械性能和切削性能,包括PCBN材料的硬度和横向断裂强度,以及在切削加工中的刀具磨损、切削力和加工工件表面粗糙度。研究发现,切削速度对PCBN刀具切削加工性能的影响较大,其次是刀尖钝圆半径。新型无结合剂PCBN刀具材料的切削性能优于含结合剂的普通PCBN,其切削过程受工艺参数影响较小,刀具磨损和切削力也相对较小,从而能够得到精度更高的加工表面。此外,对PCBN刀具在黑色金属超精密加工中的已有研究结果及发展方向进行了分析。     

基于正交试验的PCBN刀具断续切削力研究

选用DBW85、DBC50两种牌号的PCBN复合片刀具断续干式车削等温淬火球墨铸铁(ADI),基于正交试验测定了相同几何参数下的切削力,研究切削参数对不同PCBN刀具切削力的影响规律.分析结果表明:使用DBW85断续切削ADI时,宜选择较小的切削深度,切削速度和进给量可适当偏高;使用DBC50断续切削ADI时,切削用量...     

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。     

整体PCBN刀具在高速重度断续切削端盖中的应用

对硬质合金刀具和整体PCBN刀具高速重度断续切削多回转阀门执行器用方形铸铁端盖时的刀面磨损和切削性能进行了对比试验。根据试验结果并结合目前高速重度断续切削加工中存在的问题,确定选择整体PCBN刀具作为重度断续高速切削方形铸铁端盖的切削工具。最终加工实例验证了整体PCBN刀片在提高刀具使用寿命和切削效率方面的优良特性。     

基于钝圆尺寸效应的微细切削机理试验研究

通过微细车削试验,研究了微细切削加工参数对切削力、表面质量、切屑形成的影响,发现切削厚度与刃口半径的比值是影响微细切削的关键因素,当该比值过小时,刃口尺寸效应作用极其显著,导致切削比能迅速增大,表面质量恶化,切屑形成困难。根据这一结论可确定微细切削加工参数选择的下限范围,从而为微细切削加工参数选择提供理论依据。     

超声振动和切削液联合作用下的刀刃非物理锐化

超声辅助切削和切削液的联合使用能减小切削力和降低表面粗糙度,试图说明其机理,目的是为开发精密和超精加工技术打下基础。超声辅助切削和切削液的联合使用,从性质上改变了刀刃施加给工件表面的作用力,包括摩擦力和压力：在无切削液情况下,刀刃切入时,前刀面和后刀面施加给被切削面的摩擦力方向是指向刀刃;在有切削液情况下,刀刃切入时,前刀面和后刀面施加给被切削面的摩擦力方向是背向刀刃。背向刀刃的摩擦力,相对于指向刀刃的摩擦力而言,会导致剪切角增大,等效于更锋利的刀刃所产生的剪切角;切削液的存在使得刀刃施加给工件的力更加集中,等效于圆角半径更小的刀刃所能达到的效果;切削液在刀尖部位的压力分布不利于工件表面产生微裂纹。也就是说,超声辅助切削和切削液的联合使用起到了更锋利即更小圆角半径刀刃所起的效果,称之为非物理锐化。     

钝圆刀刃切削的有限元模拟

利用商业有限元分析软件Marc对考虑切削刃钝圆半径的切削加工过程进行了有限元模拟。分析了切削刃钝圆半径在切削加工过程中对切削力和切削温度的影响     

Cutting force model considering tool edge geometry for micro end milling process

The analysis of the cutting force in micro end milling plays an important role in characterizing the cutting process, as the tool wear and surface texture depend on the cutting forces. Because the depth of cut is larger than the tool edge radius in conventional cutting, the effect of the tool edge radius can be ignored. However, in micro cutting, this radius has an influence on the cutting mechanism. In this study, an analytical cutting force model for micro end milling is proposed for predicting the cutting forces. The cutting force model, which considers the edge radius of the micro end mill, is simulated. The validity is investigated through the newly developed tool dynamometer for the micro end milling process. The predicted cutting forces were consistent with the experimental results.     

径向跳动对球面铣刀切削力的影响研究

研究了径向跳动对刀齿的实际切削半径、切屑形状以及切屑厚度的影响机理。研究了各刀齿沿刀刃螺旋线的切削微元实际切削半径的数学表示和变化规律,实际切削半径的变化改变了刀齿的切削路径,使各刀齿上切屑形状分布不均匀。建立了三维切削下切屑厚度的数学表示,提出了递延累加切屑厚度计算算法。实验验证表明,计算的切削力与测量结果能很好地吻合,瞬时切削力、切削力峰值、平均切削力的预测精度达到85%以上。     

高速锯切单晶硅的锯切力和锯缝崩边研究

探讨在单晶硅的高速精密锯切中,锯切用量与锯切崩边幅度大小之间的关系。通过使用金刚石薄锯片对单晶硅进行高速锯切,测量和分析不同参数下的锯切力,并结合锯切力比来分析金刚石锯片对单晶硅的锯切中力与崩边相互联系的特征。结果表明:在高速锯切单晶硅过程中,锯切深度、进给速度增大都能引起锯切力与力比的增大,也造成了单晶硅崩边情况更加严重。但是转速的提高则可以使锯切力大幅降低,并有效抑制加工过程中沟槽侧面的崩边问题。锯切深度与进给速度的增加引起锯切力增大时使单晶硅材料更加倾向于脆性断裂而被去除,但是提高转速降低锯切力后可使单晶硅渐转化为塑性去除,有效提高了加工产品质量。     

刃口钝化丝锥切削刃的三维建模及有限元分析

适当的刃口钝化可提高丝锥的使用寿命,如何确定特定条件下丝锥的刃口钝化值已成为提高刀具耐用度的关键因素。提出了采用Solidworks对刃口钝化丝锥切削刃进行三维建模,然后基于DEFORM对攻丝过程进行有限元仿真分析,通过轴向力、扭矩、切削温度的综合对比分析来确定最优刃口钝化半径。以切削1Cr18Ni9Ti为例进行仿真分析,表明在特定加工条件下,刃口钝化半径在0.01mm左右时,对丝锥寿命的提高是最大的。仿真结果与试验结果一致。     

超精密切削时刀具切削刃的作用机理分析

分析了金刚石刀具切削刃的切削作用、脆性材料超精密切削时切屑形成机理；对金刚石刀具切削刃钝圆半径、切削厚度、切削角三者之间的关系进行了描述。结果表明：脆性材料可以实现塑性域超精密切削加工；控制切削参数可以加工出满足要求的表面粗糙度和表面波纹度，为生产实际提供可靠的工艺条件及技术参数。     

高速切削钢材时的切削力试验研究

本文在高速车削的试验基础上，研究高速车削时切削速度对切削力的影响，结果表明，在切削速度较低情况下，切削力随切削速度的增加而增大，但达到某一临界速度后，随着切削速度继续增大，切削力下降，不同刀具材料与工件材料的匹配在不同切削条件下有不同的临界速度。