PCD刀具微细铣削硬质合金刀具磨损研究

使用PCD刀具进行微细铣削硬质合金的刀具磨损试验,研究了PCD微细铣刀的磨损形态和磨损机理。结果表明,PCD微细铣刀的磨损主要集中在刀尖和底刃上,造成刀具磨损的原因主要包括粘结磨损、磨料磨损以及微崩刃。刀具磨损导致硬质合金加工表面粗糙度逐渐增大。     

钛合金铣削中的刀具磨损及对策

钛合金具有高比强度、高韧性、无低温脆性、耐海水和酸碱腐蚀、焊接性能好等诸多优点,在航空、舰船设备方面得到越来越广泛的应用。但是,钛合金具有变形系数小、刀尖应力大、切削温度高、化学活性高、粘结磨损及扩散磨损较突出、弹性恢复大、化学亲和性高等切削特点,因此在切削加工过程中容易产生粘刀、剥落、咬合等现象,刀具温度迅速升高,导致刀具磨损,甚至完全破坏。 1.刀具磨损的原因和机理 在钛合金的机械加工过程中,钛合金的铣削尤     

微径铣刀及微细铣削技术的研究进展

介绍了微径铣刀在制造工艺、刀具性能、刀具材料和涂层技术方面的研究进展;讨论了微细铣削技术在表面粗糙度及毛刺、切削力、刀具磨损及寿命等切削机理以及对微小零件加工能力的研究成果和发展前景。     

微细铣削刀具的磨损机理实验

微小型元件在各种领域中都起着至关重要的作用,其加工过程就显得尤为重要。本文以高速微细铣削实验为基础,研究了微细铣削过程中刀具磨损的机理。验证了切削用量三要素中的切削速度这一单一要素的改变对刀具磨损产生的影响,根据实际实验获得的数据和现象进行分析,并得出结论:高速微铣削过程中,在不改变其他条件下,一定范围内切削速度对刀具的影响符合传统加工的规律,即切削速度越大,刀具磨损得越严重,刀具的寿命越短,而超过这一速度的上限值,刀具磨损就相当大。     

基于刀具磨损映射关系的微细铣削力理论建模与试验研究

微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度。然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应的通用微细铣削力模型,研究了刀具跳动与刀具每齿磨损量之间的变化规律,提出了一种同时包括刀具跳动和刀具磨损效应的新型的微细铣削力模型。该模型中,根据刀具每齿磨损量与切削位置的几何关系,改进了瞬时切削厚度模型,基于不同切削刃所对应的受力情况,同时将刀具直径方向上磨损变化量与力模型系数相关联,从而来提高力模型的精确度。最后,通过不同铣削参数下的铣削试验,论证了所提出模型的准确性和有效性。利用所提出的模型,可以通过监测铣削力的大小来辨别刀具尺寸是否在可持续铣削的范围内,从而提高微铣削的加工精度和效率。     

微细加工中的微型铣床、微刀具磨损及切削力的实验研究

由于微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)在微小零件加工中存在不足,微细铣削加工作为一项补充技术正在日益受到人们的重视。介绍了研制的微型精密三轴联动立式铣床(300 mm×300 mm×290 mm)的系统构成,开发了中文控制软件并集成了视频采集系统,此设备在薄膜型工件(膜厚65 μm)的微槽加工中取得了满意的效果(膜厚方向上材料去除率90.7%,成品率大于80%)。对微径端铣刀进行了力学特性分析,并通过刀具磨损试验分析了微径硬质合金TiA1N涂层及非涂层铣刀的磨损机理。最后通过槽铣硬铝2A12的试验研究了切削用量(主轴转速、背吃刀量和每齿进给量)对微细铣削力的影响,为微细铣削切削机理的深入研究奠定了基础。     

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。     

基于微细铣削的微径铣刀振动特性分析

在微细铣削超硬铝合金过程中,由于工艺系统刚度较小,机床与微径铣刀的振动不仅会造成切削加工过程中铣刀与工件之间的相对位移,甚至会破坏微径铣刀刀体,影响工件表面质量。通过微径铣刀模态分析得到微径铣刀的振型及固有频率,从而判断铣刀是否与机床发生共振。同时通过谐响应分析获得频谱图中最大振幅对应的频率,从而选择最优的模态振型。研究结果表明：微径铣刀不会与机床发生共振;在考虑X方向的切削稳定性时应该避免激励频率在一阶固有频率附近;在考虑Y方向的切削稳定性时应该避免激励频率在二阶固有频率附近;通过对比有效质量的方法,验证了有限元分析的准确性。     

钛合金铣削加工中的刀具扩散磨损的研究

本文针对在较高切削速度下使用硬质合金刀具铣削钛合金时的刀具扩散磨损的作用机理进行了研究。通过对刀刃剖面的元素浓度的分布进行电子探针的波谱分析和俄歇能谱分析,发现在钛合金高速铣削时刀具的扩散磨损是由于刀具材料中的粘结相钴和硬质相中的碳元素作用的结果。并发现了硬质相中的碳元素扩散的新规律,碳元素的扩散在刀具和工件的界面处形成富碳层,而不是通常所认为的缺碳层,而在刀具的次表面才形成脱碳层。这样更加完善地解释了刀具表面层弱化以及其次表面层的脆化的联合作用而形成刀具的扩散磨损的作用机理。同时也对刀具材料中的钨元素以及工件材料中的钛元素的扩散进行了探讨。     

微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析

针对硬态氧化锆陶瓷的微细精密加工问题,采用金刚石涂层微铣刀进行了微细铣削试验。介绍了微细铣削陶瓷材料时加工区的几何特征,分析了可能产生单齿铣削的原因。通过测力仪记录了铣削力信号,对特征力信号进行了描述和分析,研究了铣削参数以及刀具磨损对铣削力大小的影响。结果表明,微细铣削陶瓷材料时,由于每齿进给量非常小,故铣削过程易产生单齿铣削现象;铣削力轴向分量Fz的值最大,随着每齿进给量的增大,Fz呈明显上升趋势;随铣削路程的增加,刀具磨损加剧,铣削力也随之增大,受刀具磨损影响产生一定波动,特别是Fz,其增加幅度明显大于Fx和Fy的增加幅度。     

微铣刀几何结构优化设计研究

针对微细铣削加工过程的特点,建立了微铣刀数学模型,通过理论分析和仿真试验等多种手段深入开展微铣削力学分析,深入研究了直径在0.5mm以下微铣刀的几何结构,结果表明传统螺旋结构微铣刀的刚度、强度非常低,在加工中容易弯曲和断裂;而采用锥体三角形等简化几何结构的微铣刀,可获得更高的刚度和强度,更有利于微铣刀制作及刀具寿命的提高。     

微铣削加工刀具刃口半径影响的有限元模拟

为了分析合金钢40CrNiMoA微铣削过程中刀具刃口半径对工件受力情况的影响，采用Johnson-Cook材料模型和断裂失效模型作为工件材料模型和失效准则，采用热力耦合平面应变杂交单元并使用自适应网格技术进行网格划分，刀具与工件间的摩擦采用修正的库仑定律，进行微细铣削加工非线性弹塑性有限元模拟。通过有限元分析，得到了在相同切削速度和每齿进给量条件下，不同刃口半径下的Mises应力、最大剪应力及静水压应力的分布情况，并对结果进行了比较分析；同时讨论了实际负前角，为实际加工提供了依据。     

PCBN刀具磨损对切削过程影响的有限元仿真研究

在实际切削加工中,随着切削的进行,刀具的磨损会越来越严重,这种磨损会严重影响切削过程,对切削力、切削温度等影响极大。本文通过有限元仿真软件ABAQUS模拟了不同磨损程度的PCBN刀具切削高强度钢Cr12Mo V的过程,揭示出了刀具磨损量对切削过程的影响规律,并通过试验进行了验证。     

Ti（C,N）涂层刀具切削磨损数值模拟分析

模拟了在相同切削条件下Ti（C,N）涂层刀具和未涂层刀具切削温度变化情况.验证了Ti（C,N）涂层材料能降低切削力、减小切削热,保护切削刃,避免产生崩刃的作用;验证了刀具前刀面靠近主切削刃处容易磨损是由于在高速切削加工中,切削温度高,导致粘结、氧化和扩散磨损加剧造成的.     

航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究

根据实际微细铣削加工方法,采用DEFORM软件建立螺旋立铣刀铣削加工分析模型,利用该模型分析硬质合金刀具铣削加工航空用钛合金Ti6Al4V过程中的铣削力变化,在相同条件下进行铣削加工试验。试验结果表明:随着铣削的进行,刀具与切屑逐步接触,各个铣削方向切削力逐渐增加;随着铣削的进行,切削厚度逐渐减小、铣削温度升高、工件材料力学性能和铣削力开始降低;铣削深度、单齿进给量及铣削速度对铣削力均有不同程度的影响,其中单齿进给量影响最大。     

虚拟制造系统中球头铣刀的磨损预测

基于球头铣刀铣削方式及铣削参数的特点,应用微分理论基本方法提出了一种虚拟制造系统中球头铣刀磨损预测的数学模型,为提高虚拟制造系统的真实感和实时性奠定了基础;该模型预测的结果与铣削试验的测量结果基本吻合。     

凸曲前刀面插齿刀插削温度与刀具磨损关系数值模拟

基于DEFORM - 3D软件对凸曲前刀面插齿刀插削过程进行仿真,分析插削温度对刀具磨损影响情况.结果表明,在插削刃附近温度梯度很大,温度高,相应刀具磨损量大;刀具前后刀面距插削刃相等地方的温度趋于一致;后刀面温度梯度大,相应刀具磨损量较大,即后刀面磨损较为前刀面严重;在与切屑分离的地方,温度梯度最小,虽有温度变化,但...