基于响应面法的环网柜接线套管干切削工艺参数优化研究

采用干切削加工是修复环网柜接线套管表面烧蚀、裂痕的一种有效方法。利用单因素试验研究切削用量在未涂层、TiAlCrN涂层和TiAlSiN涂层刀具下对切削力的影响规律。在单因素试验的基础上运用Box-Behnken中心组合试验方法,采用性能最优的TiAlSiN涂层刀具对环网柜接线套管切削工作参数进行试验研究,以切削速度、进给量和背吃刀量为试验因素,以刀具切向力、轴向力、径向力为试验指标进行三因素三水平二次旋转回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析各切削工艺参数对切削性能的影响,并对试验因素进行综合优化。试验结果表明:影响切削力显著顺序为背吃刀量>进给量>切削速度;最优参数组合为切削速度94.589 m/min、进给量0.097 mm/r、背吃刀量0.501 mm,此时刀具切向力为11.75 N、轴向力为34.80 N、径向力为19.53 N;验证试验结果与理论优化值基本吻合。

新世纪的干切削技术

干切削作为一种新型的绿色制造技术 ,不仅能避免切削液对环境的污染 ,而且能大幅度降低产品的生产成本。文章论述了干切削研究的国内外现状 ,在讨论切削液原有功能的基础上 ,对实现干切削的刀具技术、机床技术和工艺技术进行了系统的分析与研究 ,介绍了准干切削技术及其应用 。

干切削的关键技术

干切削作为一种新型的绿色制造技术,不仅能避免切削液对环境的污染,而且能大幅度降低产品的生产成本。本文论述干切削技术产生的历史背景、实现方法及其在工业中的实际应用。

干切削及其对刀具的要求

干切削是一种新型的绿色制造工艺，它可以降低生产成本，限制或废止切削液在机械加工中的使用，减少对环境的污染。本文介绍了干切削产生的历史背景、基本原理及干切削对刀具的要求与实现途径。

高速干切削加工技术

作为一种新型的绿色制造技术,高速干切削技术对实施人类可持续发展战略有重要的意义。阐述高速干切削加工及其关键技术(包括刀具技术、机床技术和工艺技术等)。

干切削的关键技术及其应用

随着人们环保意识的逐年提高,干切削加工已成为制造业未来发展的重要趋势,文中论述了实现干切削加工的关键技术,并列举了一些国内外的研究与应用实例。

一种新型的绿色加工技术——干切削应用前景

绿色加工被认为是可持续发展的现代制造业模式。绿色加工要求在整个加工过程中做到对环境的污染最小和对资源的利用率最高。而在加工过程中不用任何切削液的干切削正是控制环境污染源头的一项绿色制造工艺并被广泛推广使用。本文主要分析和综述了干切削技术的基本原理、特点以及研究应用等。

基于过程监测的准干切削润滑特性研究

本文建立了一套润滑流量控制系统和一套基于虚拟仪器的信号采集系统,在不同的润滑流量(0.06～0.88 l/min)作用下,进行铝合金的准干切削和干切削试验,采集加工过程中的振动信号。对振动信号进行小波变换后,发现在转速12000 r/min(线速度15072 m/min)以内时,随着润滑量的增加,加工过程振动的振幅在逐渐减小,特别是在润滑量≥0.27 l/min时,振幅急剧减小。在转速15000 r/min(线速度1884 m/min)以上时,无论是干切,还是不同流量的润滑,其加工过程振动的振幅都比较低,表明在高速的情况下,润滑对减小振动没有贡献。

TiB_2增强Al_2O_3陶瓷刀具高速干切削摩擦磨损性能

采用TiB2增强Al2O3陶瓷刀具对淬硬钢进行高速干切削试验,利用切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现Al2O3/TiB2陶瓷刀具的自润滑.结果表明:低速干切削时,Al2O3/TiB2陶瓷刀具的磨损机制主要表现为粘着磨损和磨料磨损;而在高速干切削时,刀具的磨损机制主要表现为氧化磨损,刀具表面经由氧化反应生成具有润滑作用的反应膜而起到固体润滑作用,从而使刀具的耐磨性能提高,随着TiB2含量和切削速度的增加,反应膜的减摩抗磨作用增强;而在切削区通入氮气时,由于刀具表面氧化膜形成受阻,刀具的抗磨能力有所降低.

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明：TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%-40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.

20CrMo钢干切削过程的有限元分析及性能实验

以20CrMo钢材料本构方程为基础,采用三维仿真软件Deform-3D建立了20CrMo钢及其切削刀具的有限元模型,对20CrMo钢的干切削过程进行了有限元仿真,得出了在不同切削用量下主切削力和切削温度的变化规律,切削过程中刀具和工件的应力及切削热分布情况,对主切削力进行了实验对比分析,验证了仿真的可行性.研究结果表明:背吃刀量和进给量分别增大1倍时,主切削力分别增加约100%和74%,当切削速度大于60m/min时,主切削力逐渐减小,并趋向稳定于150N;背吃刀量、进给量和切削速度分别增大1倍时,切削温度分别增加约7%,9%和22%;刀具的最大等效应力出现在前刀面主切削刃附近,最高切削温度出现在工件切削层第二变形区的主切削刃附近;模拟得到的主切削力与实验结果之间最大误差为12.2%,最小误差为3.2%.为进一步优化20CrMo钢的切削工艺提供了重要依据.

基于切削力和表面粗糙度的干切削参数优化

采用田口实验方法在CA6140A车床上对经调质的40Cr钢进行了正交干切削实验,获得了不同切削用量下的切削力和工件表面粗糙度值.采用静态信噪比和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了切削速度、进给量和背吃刀量对切削过程中的切削力和工件表面粗糙度值的贡献度,根据分析结果对切削用量进行了优化,并对优化后的切削参数值进行了实验对比研究.结果表明:切削速度、进给量和背吃刀量对切削力的贡献度分别为3.656%,20.006%和72.396%,对工件表面粗糙度的贡献度分别为18.828%,60.287%和0.718%;为实际工业生产中切削加工的切削参数优化提供了重要参考.

微池润滑刀具干切削过程中的减摩机理

通过在前刀面月牙洼磨损区域加工装填MoS2固体润滑剂的微孔产生"微池效应"来改善刀具的摩擦学特性,制备了YG8微池润滑刀具.以该微池刀具对45#钢进行干切削试验,结果表明:微池刀具与普通的YG8刀具相比具有良好的摩擦磨损特性,切削力明显减小,前刀面摩擦系数显著降低.通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)对微池刀具前刀面观察研究,分析了刀具自润滑机理:微池刀具前刀面小孔中的润滑剂受热膨胀及切屑摩擦挤压作用析出,在前刀面表面拖覆形成固体润滑层,直接渗入到刀屑接触区域,从而起到减摩润滑作用,改善刀具基体减摩抗磨性能.润滑膜层在切削加工中是一个润滑膜形成、磨损、再形成的循环过程,微池润滑刀具在微孔完全磨损的整个生命周期内始终具有自润滑效果.

金刚石圆锯片基体及锯齿结构的特性分析(二)——干切削、抗冲击、低噪音的锯片结构

综合介绍了国内外优化金刚石圆锯片基体及锯齿结构的有关成果 ,分析了各种用于干切削、抗冲击和低噪音的锯片基体及锯齿结构的特点及存在问题 ,并探讨了优化基体及锯齿结构的研究方向。

PCBN刀具干切削淬硬轴承钢时磨损机理的研究

通过干切削淬硬GCr15轴承钢的PCBN刀具磨损试验 ,得出了后刀面刀具磨损曲线 ,结合扫描电镜对刀具的磨损形态进行了宏观和微观观察 ,研究了PCBN刀具的磨损特征及磨损机理 。

高速干切削铁基粉末冶金零件时细晶粒硬质合金刀具的切削性能研究

用细晶粒硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的高速干切削试验。研究了切削参数与刀具耐用度以及加工表面粗糙度的关系,给出了刀具的主要磨损形态,通过能谱分析研究了刀具的磨损机理。结果表明:所选用细晶粒硬质合金刀具具有较高的刀具耐用度和较好的加工表面粗糙度,适合于铁基粉末冶金的加工;细晶粒硬质合金的主要磨损形态是前刀面的月牙洼磨损;主要磨损机理是扩散磨损、粘结磨损。

铁基粉末冶金材料的高速干切削试验研究

用陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的干切削对比试验,研究了切削速度、切削深度以及进给速度与刀具耐用度和加工表面粗糙度的关系,分析了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明所选用陶瓷刀具的切削性能明显优于涂层刀具和硬质合金刀具;陶瓷刀具前刀面主要磨损形式为月牙洼磨损与剥落,后刀面的主要磨损原因为磨粒磨损;认为陶瓷刀具更适合用于粉末冶金零件的切削加工。

金刚石薄膜涂层刀具干切削性能的试验研究

通过用金刚石薄膜涂层刀具对含硅量不同的硅铝合金进行干切削试验 ,探讨其切削性能。

绿色的干切削技术及应用

本文在分析干切削加工特点的基础上 ,提出了干切削对刀具、机床及冷却方法等工艺过程的具体要求 。