高温合金Inconel625切削用刀具材料抗氧化性能研究

通过化学热力学从理论上推导高温合金Inconel625切削用刀具材料在高温下可能发生的氧化反应,选用硬质合金(YG8)、涂层硬质合金和陶瓷三种刀具材料,利用高温加热炉对不同刀具材料进行抗氧化实验,并对高温氧化产物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析。结果表明: 在高温氧化试验中,YG8和涂层硬质合金的刀具材料中的WC和Co部分被氧化成WO₃、Co₃O₄,且随着温度的升高,氧化反应更加剧烈;而陶瓷刀具中只有TiC被氧化成了TiO₂,表现出较好的抗氧化性能;三种刀具材料的抗氧化性的顺序为：陶瓷刀具＞涂层硬质合金＞YG8。     

高速切削中切削速度对断屑性能影响规律数学模型

讨论了高速切削时切削速度与车刀片断屑性能之间变化规律的数学模型.采用具有代表性的三维复杂槽型车刀片进行11种常速、高速切削试验.在分析试验数据基础上,通过二次、三次多项式拟合和三次样条函数插值方法建立切削速度与极限进给量、断屑范围之间的变化规律数学模型.最后,优选出误差小、计算简单的数学模型.     

永磁电机转子护套用高温合金Inconel625切削性能仿真与试验研究

本文针对高速永磁电机转子保护材料镍基高温合金Inconel625的切削性能展开研究。采用仿真软件DEFORM-3D建立了该材料的三维有限元仿真模型,仿真模型采用了Johnson-Cook模型、Usui刀具磨损模型等关键技术。通过仿真得到了切削过程中切削力的变化趋势、温度场的分布特性、刀具磨损、切屑形状等。在结合试验分析的基础上,得到了切削参数对切削力、切削温度、刀具磨损的影响规律。研究结果对Inconel625合金车削过程切削条件的合理选择和刀具使用寿命的提高提供了理论依据,为深入研究Inconel625合金切削机理提供了理论依据。     

钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr切削力与刀具磨损的试验研究

通过对钛合金TC4、TC11和Ti-5553的切削试验,对比分析Ti-5553加工过程中切削速度对切削力和刀具磨损的影响。试验结果表明:随着切削速度增大,切削钛合金TC4和TC11的切削力呈现不同程度的先增后减趋势,而钛合金Ti-5553的切削力呈缓慢增大的趋势;在相同切削速度下,Ti-5553的主切削力和吃刀抗力均高于TC4和TC11;通过超景深、扫描电镜和能谱分析仪对刀具磨损部位进行观察与分析发现,切削Ti-5553的刀具磨损量最大,随着切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量增加,刀具主要磨损形式为粘结磨损,刀具后刀面出现沟槽磨损,刀具出现破损。     

复杂槽型数控车刀片断屑预报系统的研究

针对数控车削加工过程中切屑折断难以预测问题,依据切屑折断界限理论建立了极限进给量和极限切削深度的预报数学模型:以上述数学模型为核心,开发了复杂槽型数控车刀片的断屑预报系统.为了验证预报结果的准确性,选取了典型的复杂断屑槽型车刀片切削45钢的断屑试验结果与预报结果进行了对比,对比结果显示二者基本一致,从而证明断屑预报结果的准确性和断屑预报系统具有一定的实用性.     

钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

复杂断屑槽型对切屑截面影响分析

在金属车削过程中,采用复杂断屑槽型断屑是实现切屑折断的有效手段之一。通过切削试验证明复杂断屑槽型对切屑截面存在影响;分析切屑等效厚度的变化规律,建立切屑等效厚度的数学模型;分析复杂断屑槽型对切屑截面中性层位置变化的影响作用,建立切屑截面形状系数数学模型;最后,通过对TNMG160404--HK5槽型刀片切削时切屑截面变化的分析,得出切屑等效厚度和切屑截面形状系数对切屑折断的影响作用。     

三维槽型断屑上向卷曲切屑折断预报

切屑折断预报是实现切屑控制的有效手段.运用等效参数的概念,将复杂的三维切削过程简化为二维切削过程;分析了三维槽型的几何单元对切屑的约束作用,推导出直线圆弧槽型、双直线圆弧槽型、凸曲面槽型和斜槽槽型的切屑上向卷曲半径;依据切屑折断条件建立了上向卷曲切屑折断预报模型.选取3种三维槽型刀片进行钢外圆车削的断屑试验.结果显示切屑折断范围与模型预报切屑折断范围基本一致,证明了切屑折断预报模型的合理性.     

切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究

切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术,切屑　控制技术不解决,任何一个理想的自动化过程都不能实现。系统研究了切屑的空间运动轨迹　,获得了切屑空间运动轨迹数学模型;建立了切屑在形成过程中与障碍物（工件及刀具）表面　的约束方程。上述研究成果是研究切屑形成与折断过程的有效途径,为进行刀片槽型优选及　设计以及切屑折断预报系统的研制奠定理论基础。     

车削Inconel 625锯齿形切屑形成对颤振影响的试验研究

为研究高温合金Inconel 625车削过程中锯齿形切屑的产生对颤振的影响,本文通过有限元软件对车削刀具、机床主轴等部件进行模态仿真,获取对应的模态频率;进行不同切削参数的车削试验,采集加速度信号并进行频域分析以获取其FFT功率谱。通过超景深显微镜观察切屑形态,并计算不同切削参数下的切屑锯齿化频率。对比仿真和试验结果发现:当切屑锯齿化频率接近于车床某部件的主振频率时,产生了较大的颤振峰值,这说明锯齿形切屑的产生会诱导切削颤振发生,对切削过程稳定性产生了不利的影响。