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2000mm／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．     

TiAlN涂层硬质合金刀具大进给铣削高温合金的加工性能评价

大进给铣削是一种高效加工方法,在提高难加工材料的加工效率方面具有显著优势。采用可转位的Ti Al N涂层硬质合金刀具对GH4169进行了大进给铣削试验,研究了切削速度、每齿进给量以及刀具磨损对切削力的影响规律,并通过对后刀面磨损区域微观形貌和能谱分析,研究了刀具磨损机理。结果表明:每齿进给量对切削力的影响最显著,刀具磨损对轴向切削分力的影响非常显著,在刀片磨钝过程中,轴向切削分力由854 N增大至1 863 N;切削速度对刀具寿命的影响最显著,切削速度增大至110 m/min时,刀具寿命仅有2 min;通过刀具后刀面磨损区域的能谱分析,在切削刃附近发现大量Ni、Fe、Cr等GH4169材料元素,刀具的主要磨损形式为黏结磨损和由热裂纹引起的材料剥落及崩刃。     

钛合金TC4铣削加工对表面粗糙度的影响试验

为了探索钛合金材料TC4铣削参数对表面粗糙度的影响,对钛合金材料TC4进行了逆铣铣削试验,设计了以铣削深度、主轴转速、每齿进给量为主要因素的单因素试验,通过对比试验得到了铣削三要素对被加工工件的表面粗糙度的影响规律;通过三因素四水平正交试验,利用极差分析和方差分析得到主轴转速、铣削深度以及每齿进给量对工件表面粗糙度影响的显著性。试验表明:在无冷却液情况下,工件表面粗糙度随主轴转速增大先逐渐增高之后逐渐降低;随铣削深度的增大而增大;随每齿进给量增大而增大;每齿进给量对表面粗糙度的影响较大,其次是主轴转速,铣削深度影响较小。     

硬质合金涂层刀具铣削SiCp/Al复合材料刀具磨损研究

SiCp/Al复合材料因含有大量SiC硬质颗粒而使其切削加工性较差。针对该材料的高速高效加工问题,利用硬质合金涂层刀具对体积分数为20%的SiCp/Al复合材料进行面铣,通过单因素实验,研究了切削速度、进给量和轴向切削深度对刀具前刀面和后刀面的磨损过程的影响,以及刀具磨损萌生、扩展演化规律。结果表明:在硬质合金涂层刀具精加工SiCp/Al复合材料过程中,刀尖与工件表面的接触先是凸圆弧面接触,然后变成凹圆弧面接触,最后变成平面接触;刀具磨损随切削速度和轴向切深的增大而增大,而随进给量的增大而减小;硬质合金涂层刀具失效的原因主要是后刀面的耕犁磨损,后刀面最大磨损量VB_(max)超过了0.6 mm,而后刀面磨损的主要原因是磨粒磨损和涂层剥落。     

切削功率模型实验分析与建模

为得到更加准确的切削功率模型,来提高机床能耗评估、节能优化的能力,以平面铣削加工为例,选择灰铸铁作为工件材料,采用四因素(主轴转速、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度)四水平正交实验设计,在一台加工中心开展切削实验,通过功率数据采集装置测量得到切削功率,实验结果和模型精确度评估表明:当W400F-FS的涂层铣刀铣削型号为HT250的灰铸铁时,用单位体积切削能和切削力经验公式计算切削功率的平均相对误差分别为16.06%和32.63%,而用SPSS软件拟合出的模型计算切削功率的平均相对误差为3.7%,从而解决了通过单位体积切削能和切削力经验公式计算切削功率误差较大的问题.     

电镀金刚石刀具切割石材磨损实验

目的研究数控设备各加工参数对电镀金刚石刀具磨损量的影响,确定合理的加工参数,提高加工效率.方法采用正交实验方法设计金刚石铣刀磨损实验,在数控石材机床上铣削玄武岩,金刚石铣刀采用电镀法制造,铣刀磨损量采用高精密度电子天平测量.金刚石铣刀磨损表面采用Leica MZ95体式显微镜分析.结果影响金刚石铣刀磨损量的主要加工参数为刀具主轴转速、其次是进给速度和切割深度、最后是金刚石粒度.刀具底面的磨损比侧面严重,底面金刚石主要以脱落为主,侧面金刚石磨损以冲击破碎为主.结论数控机床加工参数对电镀金刚石磨损量具有很大影响,金刚石粒度影响较小,刀具应以侧面加工为主.     

涂层刀具铣削Ti6A14V刀具寿命及切削参数优化

对涂层硬质合金刀具高速干铣削Ti6A14V进行了正交试验,获得了刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析了刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是涂层刀具的主要磨损机理.最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对刀具铣削Ti6A14V 的切削参数进行了优化.效率不变的情况下,低速大切深可提高刀具寿命.     

数控铣削加工振动频率和能量实验

以铣削6061-T651 铝合金U 形槽为例, 对铣削时铣削系统的频率和能量数据进行测试, 根据所得到的检测数据分别分析不同主轴转速、进给速度和铣削深度下铣削加工的振动频率和能量峰值。结果表明: 当主轴转速小于1 400 r/ min 时, 振动能量峰值增加, 切削表面质量变差, 因此在加工时, 适当提升主轴转速可提高加工工件表面质量, 每齿进给量超过0. 037 mm 时, 对应的主轴转速为1 400 r/ min, 会发生非线 性变化的振动幅度增加较大的现象, 这是由于主轴转速过小、每齿进给量增大, 导致机床主轴承受的扭矩过大而导致的冲击效果; 随着进给速度的提高, 能量峰值也逐渐提高, 说明振动随着进给速度的提高而增加, 进给速度越快系统振动越大; 铣削深度越大, 铣削振动幅度就越大, 铣削加工的表面质量就越差, 故在精加工时为提高表面质量应适当降低铣削深度。     

高速铣削Ti6Al4V刀具磨损的试验研究

针对钛合金Ti6Al4V加工过程中产生的切削热导致刀具的快速磨损这一工艺难题,进行了不同冷却条件下的铣削加工实验。借助扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,研究了刀具的磨损形态及磨损机理。研究表明,粘结磨损是加工钛合金过程中刀具的主要磨损形式,切削液的使用并不一定提高刀具寿命,而机床的稳定性能对刀具磨损有较大影响。     

高温合金GH536表面粗糙度试验研究

采用正交实验法对高温合金GH536进行了铣削实验.研究了硬质合金铣刀铣削该材料时其表面粗糙度的变化规律,并得到了刀具的进给速度、主轴转速和切削深度对表面粗糙度(Ra)的影响规律.实验研究得出用硬质合金刀具铣削高温合金GH536时,对Ra影响最显著的因素为铣削速度,其极差为0.857;其次为进给量,极差为0.312;最不显著的因素为切削深度,极差为0.301.     

P20钢与718钢切削加工共性研究

从切削力、刀具磨损、表面粗糙度3方面进行实验研究,找出P20钢与718钢的切削共性,从而得到预硬型塑料模具钢的加工特性。结果表明,对主切削力影响较大的是切削深度和进给量;当切削速度超过80—90m／min时,表面粗糙度明显降低;与45钢相比,这类模具钢的刀具耐用度较差,且刀具主要磨损形态是磨料磨损。     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。     

切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律

为解决当前传统钛合金的切割加工过程只考虑单一性能,导致加工功能较差的问题,以Ti6Al4V合金为研究对象,研究切削进给速度、刀具前角角度等对切屑尺寸及形貌的影响.设定不同的切削速度、进给速度和刀具前角度,对锯齿金相的齿距、自由表面、带倾角以及带宽进行测量,根据测量结果分析切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律.结果表明:随着进给速度的增加,锯齿间距和自由表面尺寸增加显著,剪切带倾角随着切削厚度的增大而减小;当刀具前角为0°时,剪切带倾角从63. 21°降至50. 80°,刀具前角为8°时,剪切带倾角从68. 93°降至最低时为49. 8°,刀具前角的变化对剪切带倾角的影响不大.     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟

为了揭示高速切削对航空钛合金加工表面残余应力的影响，利用三维斜角切削有限元模型对钛合金Ti6Al4V的高速切削加工过程进行了模拟，获得了不同切削速度和不同切削深度下的已加工表面残余应力分布.模拟结果表明：切削速度对已加工表面残余应力具有重要影响，而切削深度对已加工表面残余应力影响较小; 已加工表面层残余应力为拉应力，沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力; 3个主方向的残余应力值随切削速度的增加而增加，而随切削深度的增加无明显变化; 切削速度和切削深度对残余应力层的厚度影响都很小.     

高速切削最佳工艺参数的选择

应用田口法时高速切削中切削参数最优化进行了分析．设计并实施了以切削速度、每齿进给量和切削深度为切削参数，表面粗糙度为测量指标的高速切削实验，并利用信号与干扰比、方差分析研究了各切削参数对表面粗糙度的影响，获得了最优切削参数组合。     

Experimental Study of Machinability in Millgrinding of SiCp/Al Composites

An attempt was made to investigate the machinability of Si Cp/Al composites based on the experimental study using mill-grinding processing method. The experiments were carried out on a high-speed CNC machining center using integrated abrasive cutting tool. The effects of combined machining parameters, e g, cutting speed(vs), feed rate(vf), and depth of cut(ap), with the same change of material removal rate(MRR) on the mill-grinding force and surface roughness(Ra) were investigated. The formation mechanism of typical machined surface defects was analyzed by SEM. The experimental results reveal that with the same change of material removal rate, lower mill-grinding force values can be gained by increasing depth of cut and feed rate simultaneously at higher cutting speed. With the same change of MRR value, lower surface roughness values can be gained by increasing the feed rate at higher cutting speed, rather than just increasing the depth of cut, or increasing the feed rate and depth of cut simultaneously. The machined surface of Si Cp/Al composites reveals typical defects which can influence surface integrity.     

滚切端铣刀的切削力试验研究

本文研究滚切端铣刀的切削力变化规律。针对滚切端铣刀的加工特点,改变刃倾角、刀片直径及切削用量,分别测量切削力,并给出切削力的变化规律。试验研究结果表明,铣削深度对切削力的影响较大,进给量的影响次之,刀片直径、刃倾角及铣削速度对切削力也有影响。本课题的研究结果,将有助于滚切端铣刀具的应用和推广。