淬硬钢模具型腔高速加工的试验研究

通过整体硬质合金涂层球头立铣刀高速铣削淬硬钢(55HRC)旋钮模具型腔的单因素法切削试验,研究了不同的切削参数及其变化对模具型腔表面粗糙度的影响规律。     

高速铣削淬硬钢表面粗糙度的试验研究

通过切削试验研究了高速铣削淬硬钢时刀具变量中的几何参数(铣刀的前角、后角、螺旋角)、工件变量(工件硬度)和切削参数变量(铣削速度、每齿进给量)对加工表面粗糙度的影响。根据对试验结果的分析得出高速铣削淬硬钢工件表面粗糙度的变化规律。     

干式铣削对淬硬钢表面残余应力的影响研究

以SKD11淬硬钢为高速铣削研究对象,研究不同铣削参数对SKD11淬硬钢加工表面残余应力的影响.运用大型商业软件DEFORM-2D建立了干式铣削残余应力的有限元模型,并利用该模型分析不同切削参数对工件表面残余应力的影响情况及残余应力产生的原因;通过实验验证的方法将仿真的结果和实验结果进行对比得出模型误差小于16.4％,证明仿真模型可行.模拟实验得出:在高速铣削SKD11淬硬钢时,适当的减小切削速度和增大切削深度,可有效降低残余应力对加工表面质量的影响.     

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢的振动研究

高硬度淬硬钢高速铣削过程具有高铣削速度和高加工表面硬度的特性,平稳高效的铣削能保证加工质量和精度,铣削振动的产生限制了硬态切削技术优越性的发挥.通过设计在不同加工工艺参数条件下涂层刀具高速铣削高硬度(HRC 48～68)淬硬钢试验,使用LMS Test9A测试分析软件采集铣削振动信号,进行时域和频域分析,研究铣削振动与淬硬钢材料硬度、铣削工艺参数的关系.结果表明:淬硬钢工件材料硬度提高,将使涂层刀具前刀面与淬硬钢工件材料的摩擦增大,进给方向摩擦阻力增大,振动信号幅值增大;TiAlN和AlCrN涂层刀具铣削时产生的振动信号相对TiSiN和CrSiN涂层刀具偏小,涂层设计过程中Al元素的添加对抑制和减少淬硬钢铣削振动有积极作用;铣削工艺参数值的变化对刀具进给方向铣削振动的影响各不相同,其中铣削速度的变化使铣削振动产生一个振动极值点;为了获得较小的铣削振动幅值和较高的铣削效率,优先选择的铣削参数值应使铣削振动尽可能减小.     

多硬度拼接淬硬Cr12MoV铣削力的有限元分析

通过初始屈服应力、应变硬化模量等材料特性参数,建立了不同硬度Cr12MoV淬硬钢的Johnson-Cook本构模型,对多硬度淬硬钢的铣削加工过程进行了数值模拟,分析了切削速度、切削深度、工件硬度等因素对铣削力的作用规律,揭示了多硬度拼接淬硬钢的铣削力特征。多硬度拼接淬硬钢铣削加工的实验结果验证了有限元模型的正确性,对于铣削加工参数优化具有一定的指导作用。     

高硬度淬硬钢高速铣削过程的切削温度研究

通过设计在不同加工工艺参数条件下高速铣削高硬度(48HRC～68HRC)淬硬钢试验,研究了切削温度信号的特征,分析了切削温度与淬硬钢材料硬度、切削工艺参数的关系。结果表明:随着淬硬钢材料硬度的增大,切削温度呈现递增趋势,4种淬硬钢的切削温度随材料硬度变化顺序为:PM60SKD11S136P20,其中,PM60材料的切削温度远高于其余3种淬硬钢材料;随着切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)的增大,4种涂层铣刀的切削温度基本呈现出逐渐增高的趋势,其中TiSiN和TiAlN涂层铣刀的切削温度增高幅度大于AlCrN和CrSiN涂层铣刀。建立了4种涂层铣刀高速铣削淬硬钢S136的切削温度多元回归预测模型,可应用于淬硬钢S136的切削温度预测。     

高速铣削摆线加工的刀具磨损研究

高速铣削加工过程中走刀方式对刀具寿命和零件加工质量有较大影响,对于精密模具用淬硬钢的高速切削方式进行刀具磨损研究具有现实意义。研究摆线走刀方式在不同循环圆半径和轨迹间距下对高速硬铣削淬硬钢时的刀具磨损影响并与行切方式进行对比。设计双因素试验并进行实际加工,建立后刀面磨损量与切削长度及材料去除量的关系曲线;并通过方差及贡献率分析,获得走刀方式和轨迹间距对切削长度、材料去除量和材料去除率的影响程度。结果表明,相同条件下摆线加工的刀具磨损程度低于行切加工,适当增大循环圆半径、减小轨迹间距可控制摆线加工的刀具磨损、增大切削长度和材料去除量。     

淬硬不锈工具钢高速铣削工艺

结合某种S-136淬硬模具的生产,对S-136淬硬钢高速铣削工艺的刀具选择、冷却方式、进给路线进行了分析.结果表明,对具有大而平底面的模具型腔进行高速铣削时宜采用TiAIN涂层的圆角平头铣刀,使用油雾冷却,进给路线宜采用斜坡切入的圆弧进给方式.     

小直径平底铣刀铣削淬硬钢拐角动力特性研究

小直径铣刀铣削淬硬钢拐角是模具加工的主要难点之一,其困难在于刀具容易损坏.采用直径φ2mm的TiAIN涂层硬质合金铣刀对HRC53淬硬模具钢拐角(拐角度数分别为60°、90°、120°)进行中速干式铣削实验,分析了小直径涂层铣刀铣削淬硬钢时切削速度、进给速度和径向切削深度对铣削力和振动的影响规律,找出最优参数.     

小直径铣刀高速铣削淬硬钢薄壁件的切削参数优化

以正交试验为基础,采用小直径铣刀高速铣削淬硬钢薄壁件,研究不同的切削参数对淬硬钢薄壁件高速铣削时的径向切削力、振动以及工件表面粗糙度的影响并对切削参数进行优化.首先将研究目标化为衡量产品质量稳定性的SN比;然后采用主成分分析法将多目标质量特征转化为单目标质量特征并结合方差分析对切削参数进行优化,不仅分析了切削参数对综合质量目标影响的显著性,而且得出了较为合理的切削参数,对淬硬钢薄壁件的高速铣削具有一定的指导意义.     

淬硬钢型腔深切高速铣削的刀具磨损研究

高速铣削技术被广泛应用于制造淬硬钢精密模具,将轴向切深进一步增大可带来效率的显著提高,但由于淬硬钢高硬度、高耐磨性的特点,也会引起刀具磨损加快等问题。以淬硬钢型腔模具为切削对象,设计型腔光滑连续切削环切路径,考虑两种较大轴向切深,开展深切高速铣削的刀具磨损研究。结果表明进一步增大轴向切深会引起刀具磨损加快,刀具寿命降低,而氧化磨损、粘结磨损等微观分析还表明进一步增大轴向切深后刀具载荷更大、刀具温度更高。     

模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

淬硬钢高速铣削用量确定方法的研究

采用高速铣削技术加工淬硬钢可以大大改善材料去除率和表面粗糙度,并提高淬硬钢加工效率,降低加工成本.为获得必要的加工精度、表面质量及延长刀具寿命,铣削淬硬钢材料除精心选择刀具材料和几何参数外,必须优化铣削用量.基于淬硬钢高速铣削参数对铣削力影响的理论分析,得出高速铣削淬硬钢宜采用高转速、低进给、小切深的方式进行铣削加工的结论.比较分析了确定淬硬钢高速铣削用量的常用3种方法.     

注塑模具硬态高速铣削力研究

采用高速铣床对4Cr5MoSiV1钢注塑成型模具进行硬态铣削,研究切削加工参数对切削力的影响,通过多因素法正交试验,利用改进的BP神经网络建立了切削力的神经网络模型,将网络预测结果经过现场加工实践检验其准确性,利用MATLAB分析切削参数的影响。结果表明:人工神经网络能准确地预测铣削力的大小,模型具有良好的泛化能力和自适应能力;在高转速、小切深、合适的进给速度以及微量切削液状态下铣削力较小,为优化模具硬态铣削的切削参数并对其实际生产应用提供了较好的依据。     

高速铣削淬硬钢的研究进展

对国内外高速铣削淬硬钢的研究成果进行评述.讨论高速切削的概念和特点、切削力、金属软化效应、涂层刀具加工淬硬钢的切削性能、切屑形成机理、冷却方式以及对加工表面的影响,并提出高速铣削淬硬钢研究中的热点问题.     

三明治结构淬硬钢Cr12MoV切削加工的数值模拟

针对三明治结构淬硬钢切削过程复杂、切削力难以预测的问题,借助ABAQUS有限元软件,基于物理失效切屑分离准则、Johnson-Cook本构模型,建立了三明治结构淬硬钢Cr12Mo V的铣削数值分析模型。对三明治结构淬硬钢的铣削加工过程进行了数值模拟,通过改变仿真过程中的切削加工参数,获得了三明治结构淬硬钢的切削温度、切削力的分布;分析了工件硬度变化对切削温度、切削力大小的影响;通过铣削实验,对仿真结果进行了验证。研究结果表明:切削时的温度随工件硬度增大而不断升高,且同等切削参数下三明治结构切削温度较相应硬度区切削温度有所增加;三明治结构仅对焊缝夹层位置的切削力产生影响,并未对其他位置的切削力产生作用;实验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性。     

基于球头铣削方式的淬硬钢最小切削厚度确定

汽车覆盖件模具精加工中,精加工余量较小,较小的精加工余量与刀具刃口钝圆半径处于相同数量级,为了实现汽车覆盖件模具的高品质加工,刀具刃口钝圆半径的影响应当引起重视。刀具刃口钝圆半径存在,使得塑性材料加工中存在最小切削厚度,当实际切削厚度小于模具材料最小切削厚度时,刀具与工件之间将出现滑擦,导致汽车覆盖件模具的加工精度和表面质量难以保证。提出一种确定最小切削厚度的新方法,该方法基于球头铣削方式,并验证所提出方法的有效性;以汽车覆盖件模具常用材料淬硬钢AISI D2为研究对象,采用所提出的最小切削厚度确定方法,确定不同硬度淬硬钢AISI D2材料的最小切削厚度值,研究速度效应对淬硬钢AISI D2材料最小切削厚度的影响规律,研究结果表明:在所选切削参数范围内,温度效应对淬硬钢AISI D2材料成屑的影响大于应变率效应的影响,此时随着切削速度的增加,最小切削厚度值增大。     

多硬度淬硬钢铣削加工的三维数值模拟

应用斜角铣削过程中的三维热-力耦合模型,对多硬度拼接淬硬钢铣削加工过程进行数值模拟,得到了铣削过程中的切削力、切削温度,在此基础上分析了切削过程中切削速度、切削深度、刃倾角对切削力变化的影响。切削过程的三维数值模拟为多硬度淬硬钢铣削加工过程的工艺参数选择及刀具几何参数的合理确定提供了参考。     

高速铣削P20和45淬硬钢的切削力

使用TiAlN涂层的整体硬质合金球形立铣刀，对45钢（52HRC、48HRC、42HRC）及P20钢（41HRC、33HRC）进行了高速铣削试验。基于材料变形下的流动应力方程及剪切角理论，分析了切削速度、工件硬度、材料性能对切削力的影响。试验中的切削参数如下：切削速度为156～816m／min，每齿进给量为0．1mm，轴向切削深度为3mm，切削宽度为1mm。结果表明：高速铣削淬硬钢产生锯齿形切屑，切削速度和工件硬度对切削力有显著影响。     

淬硬钢的铣削加工

介绍适合于淬硬钢铣削加工的刀具材料与刀具涂层技术。针对淬硬钢的铣削加工,通过切削实验,比较硬质合金铣刀不同涂层材料的切削性能,探索适合高度金属材料的高速加工方法。