深孔加工工具系统研究现状及趋势分析

深孔加工具有工作条件恶劣、切削热难传散、断排屑困难和工艺系统刚性差等特点,属于制造领域典型难题之一。针对核电管板深孔加工的特点,提出开发高效和可靠的深孔加工刀具系统的必要性。阐述了目前常用的四种深孔加工刀具系统—枪钻系统、BTA系统、双管喷吸系统和DF系统的工作原理、特点及其应用范围。讨论了深孔加工刀具的种类以及国内外研究现状,提出深孔加工刀具系统新的研究展望。

车削毛刺形成有限元仿真研究

根据刀具和工件的相对运动,建立了一种新型机-热耦合车削毛刺形成有限元模型,利用撑板法解决了残留在工件侧面多余塑性变形对运算结果的影响,并大大提高了运算效率。根据车削毛刺形成过程模拟结果的分析,发现了在毛刺形成阶段工件被切削层材料既有弯曲塑性变形又有部分材料被切除的现象。结合AISI1045钢车削试验,对所建立的模型进行了验证,结果表明:车削毛刺尺寸模拟结果和试验结果取得了较好的吻合。该模型的建立为深入研究毛刺形成过程中切削热、切削力、工件材料形变、塑性流动等提供了一条有效的途径。

HSK热装工具系统的动力学模型及动态特性研究

HSK热装工具系统包括轴承、HSK主轴、热装刀柄和刀具等部件,并通过轴承—主轴结合部、主轴—刀柄结合部和刀柄—刀具结合部弹性连接而成。根据HSK热装工具系统的工作原理,将各部件简化为多段Timoshenko梁,结合部简化为弹簧—阻尼模型,以此建立HSK热装工具系统的动力学模型;使用耦合响应法,考虑结合部的动态参数,分析HSK热装工具系统的动态特性;进行HSK热装工具系统动态特性的实验研究,比较理论与实验模态,验证HSK热装工具系统动力学模型的准确性。

五轴工具磨床通用后置处理研究

数控机床后置处理能将刀位轨迹转换为机床数控加工程序,其先进程度对零件加工质量和效率有重要影响。目前五轴工具磨床后置处理大都专机专用或另外购买专用后置处理模块。通过对五轴工具磨床的结构类型分析,建立通用五轴工具磨床运动模型,并采用机床运动创成函数将砂轮的位姿转换为机床各轴的运动量,从而得到五轴工具磨床通用后置处理方法,提高了五轴工具磨床后置处理算法的通用性。

螺尖丝锥几何参数快速非接触测量方法研究

针对螺尖丝锥生产过程中几何参数测量稳定性差、测量信息不全和测量效率低等问题,提出一种基于线激光扫描的快速非接触测量方法。首先,根据齐次坐标变换理论建立了螺尖丝锥非接触测量运动学模型,并在对测量数据进行预处理后,基于多视角拼接实现了螺尖丝锥的全信息曲面重构;然后,提出了考虑螺尖丝锥曲面特征的点云分割方法和刃部刃线提取算法,并在此基础上实现了丝锥前角、刃倾角、芯径、刃背宽度等几何参数的全面高效计算;最后,在数控机床上针对生产过程中的螺尖丝锥开展了测量重复性实验和对比实验。结果表明,该方法平均测量效率提升了3.88倍且最大相对误差不超过2%,验证了测量系统的可行性以及具有良好的测量稳定性、测量效率和准确性。

钌粉粒度对硬质合金性能的影响研究

分别添加不同粒度钌粉制备硬质合金,采用光学金相显微镜、洛氏硬度计、抗弯强度检测仪、扫描电镜及能谱分析等方法对比研究了添加不同粒度钌粉硬质合金的性能和钌在钴中的固溶量。结果表明:随着钌粉粒度的降低,合金的抗弯强度、洛氏硬度和断裂韧性均有所提高,钌粉越细,增幅越大;随着钌粉粒度的降低,钌在β相中的固溶量有明显提高;添加不同粒度钌粉制备的硬质合金显微组织无明显差异,金相无异常。

TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN涂层金属陶瓷刀片的切削行为研究

表面涂层是提高金属陶瓷刀片使用寿命和加工质量的重要手段。采用MT-TiCN和织构α-Al_(2)O_(3)涂层工艺制备TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN涂层金属陶瓷刀片,并研究其微观结构、切削性能与磨损机理。结果表明,与CCX涂层金属陶瓷相比,TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN涂层金属陶瓷的结合强度更高,且氧化铝具有(001)强取向。与MC5015涂层硬质合金相比,自制的CD系列涂层金属陶瓷刀片在微观结构、织构系数、耐磨性方面还存在一定的差异。在切削过程中,TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN多层涂层金属陶瓷刀片出现了积屑瘤、沟槽磨损、涂层剥落以及微崩刃等磨损特征,造成涂层金属陶瓷刀片失效的主因是磨粒磨损和黏结磨损。不同氧化铝织构的涂层金属陶瓷刀片在切削过程中形成的沟槽磨损形貌不同。

硬质合金铣刀刃口优化及切削寿命研究

刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立式旋转钝化法制备了具有对称型与非对称型微刃几何的硬质合金铣刀,并通过AISI1045钢铣削实验进行对比分析,研究了不同微刃结构对铣刀寿命的影响,实现了刀具微刃结构的优化设计。实验结果表明:经钝化处理的微刃表面形貌质量得到显著提升,前后刀面钝化速率的差值是形成不同微刃结构的关键因素,不同微刃结构下的后刀面磨损以沟纹磨损为主,优化后的铣刀能够有效抑制刀具崩刃,减缓刀具磨损速率,形状因子K=0.5、钝圆半径R=11μm的优化方案寿命提升最为明显,增益高达25%。

硬质合金真空烧结和低压烧结的研究

分别在真空和低压下烧结制备混晶、细晶、高钴、高钛四类硬质合金,采用光学金相显微镜、洛氏硬度计、钴磁检测仪、矫顽磁力检测仪和抗弯强度检测仪等,对比研究了低压烧结和真空烧结的硬质合金的显微组织和性能。结果表明:对于混晶、细晶、高钴和高钛合金来说,和真空烧结相比,低压烧结均能降低合金的孔隙度,形成更均匀的组织,同时提高合金的密度和综合性能;低压烧结对合金组织和性能的影响程度和合金的成分有关,对于混晶和高钛合金来说,低压烧结对综合性能的提高较明显;而对于细晶和高钴合金来说,提高效果不明显。

TiCN基金属陶瓷刀具材料研究

采用三家厂商生产的TiCN(C:N=7:3)粉末按相同的配方制得三组混合料A,B,C,通过加压一次性烧结制得试样A-P,B-P,C-P;通过真空-加压两次烧结制得试样A-SP,B-SP,C-SP,试验结果表明:相较加压一次性烧结,通过真空-加压两次烧结制得的三组试样性能更好,而其中C-SP性能最好。

金属陶瓷成形刀具的钝化研究

以金属陶瓷刀具为例,从刃口钝化形状、刃口钝化工艺等方面进行试验分析,并对钝化后如何保证齿形精度进行实验研究,最终得到合理的钝化参数和钝化工艺,提高金属陶瓷成形刀具的加工性能。

高性能螺纹丝锥切削仿真试验研究

提出了基于正交试验的高性能螺纹丝锥切削仿真试验设计技术,由计算机仿真实物切削,节省了试验时间和成本。通过正交切削仿真试验优化了切削工艺,提高了高性能螺纹丝锥的设计制造水平。高性能螺纹丝锥切削仿真试验软件的开发可以将分散的切削仿真试验数据进行集中管理。

金刚石圆锯片电加工工艺研究

引言 金刚石（PCD）圆锯片相比传统的硬质合金圆锯片，具有超长的耐用度、更好的切削断面等优点。但由于 PCD 刀片自身硬度很高，锯片基体薄（厚度一般小于2．0mm）、齿数多，整体加工难度也更大。硬质合金圆锯片的刃磨加工基本上都是采用砂轮刃磨工艺，所用的多是树脂结合剂金刚石砂轮。金刚石（PCD）圆锯片的刃磨加工也可以采用砂轮刃磨，一般选用陶瓷结合剂金刚石砂轮。但这种工艺存在的问题是：磨削效率太低；砂轮损耗较快，而砂轮修整和损耗的补偿比较困难；由于锯片基体厚度很薄，机械刃磨时锯片的颤振会影响加工质量，甚至引起崩刃；陶瓷结合剂金刚石砂轮的价格比较昂贵，刃磨成本较高。

用声发射(AE)实时监控刀具异常的研究

成都工具研究所研制的声发射(AE)刀具监控系统,已于1990年通过部级鉴定和“七五”攻关专题验收.作者研究了一种实现钻削,攻丝加工自动化的刀具异常检测技术,提出了一种多参数时频综合处理的识别方法,据此研制的刀具异常声发射监控仪大大提高了识别成功率,便于在生产中应用。该项研究成果于1991年9月获得国家“七五”科技攻关重大成果奖。

三维有限元模型在精密车削毛刺形成模拟中的应用

精密车削中形成的毛刺极大地影响着工件精度、提高了制造成本。基于Deform 3D建立了机-热耦合车削毛刺形成模型,根据车削毛刺形成过程中工件材料的塑性变形与流动特征,将毛刺的形成分为三个具有不同特征的阶段,并进行了机理分析。模拟了切削参数对毛刺形成的影响,模拟结果与车削实验结果比较接近。指出了切削力的改变是影响毛刺形成的根本原因。同时建立了刀具磨损比较分析模型,为基于毛刺优化控制的切削性能综合分析提供了一条有效的途径。

AgCuTi钎料对YG8硬质合金及PCBN的润湿性研究

AgCuTi钎料用于YG8硬质合金和PCBN的真空钎焊,其润湿性受母材、钎焊温度及保温时间的影响较大。在真空炉中进行AgCuTi钎料对YG8硬质合金及PCBN的润湿性研究。试验结果表明:AgCuTi钎料能够良好地润湿母材,且随着钎焊温度及保温时间的增加,润湿性越好;AgCuTi钎料对PCBN的润湿性优于对YG8硬质合金的润湿性,原因在于钎料与PCBN间元素扩散程度更高,且钎料中的Ti元素与BN发生了化学反应。

高性能数控刀具检测技术数据库的研究

提出了建立检测技术数据库的方法,介绍了软件的结构及功能,为检测技术更好地服务提供一个基础数据平台。

MDT涂层高温滑动摩擦特性试验研究

针对TiAlN涂层刀具的耐磨性,以镍铬合金为摩擦副,利用MS-W6000型高温摩擦试验机研究了劈裂电弧(MDT)和传统电弧离子镀两种涂层工艺制备的TiAlN涂层的摩擦磨损性能。试验结果表明:在室温下,传统电弧离子镀涂层的摩擦性能较差;在高温下,两种涂层的摩擦性能相近,但MDT涂层的稳定性更好。

混合料性能对装料稳定性影响研究

结合压坯单重的标准偏差、压坯单重—次数正态分布直方图和混合料颗粒形貌等研究不同粒度组成和制粒方式对自动压制装料稳定性的影响。试验结果表明:对机械制粒料,粒度组成在60-120目时装料稳定性最好;喷雾制粒料的装料稳定性优于机械制粒料。该结论为批量生产高精度毛坯时的混合料选择提供了依据。

铣削316不锈钢API圆螺纹的刀具设计及切削参数有限元分析

从材料、涂层、结构三方面设计了加工316不锈钢API圆螺纹的螺纹铣刀,并通过Advantedge FEM有限元软件分析、总结了不同切削速度、不同每齿进给量下该刀具铣削螺纹时的切削温度、切削力、切削功率的变化规律,为优化刀具设计及合理选择切削参数提供理论依据。