PCD刀具超声振动辅助铣削TC4钛合金仿真与试验

TC4钛合金是典型的难加工材料,为解决其导热性差对铣削加工性能的影响,文章提出超声振动辅助铣削加工工艺,以提高其铣削质量。通过Abaqus建立PCD铣刀及TC4钛合金工件的仿真模型,分析超声振动对PCD铣刀切削刃温度的影响;采用单因素法设计超声振动铣削试验,研究不同超声振幅与刀具前角对PCD铣刀切削刃温度、铣削力及工件表面粗糙度的影响;并将试验结果与仿真结果进行对比,验证仿真模型的可靠性。结果表明,超声辅助铣削可大幅降低切削刃温度和铣削力,还可有效降低工件表面的粗糙度。相较普通铣削,超声铣削的切削刃平均温度由421.5℃下降到241.9℃,降幅为42.6%;铣削力由104.65 N下降到87.05 N,降幅为16.8%;工件表面粗糙度均值由0.316μm下降到0.228μm,降幅为27.8%。超声振幅较铣刀前角对表面粗糙度的影响更明显,且仿真结果和试验结果基本一致,其平均误差为4.6%。

含断屑块PCD刀具切削用量的合理选择

为了探究PCD刀具加装断屑块时的最佳断屑切削用量,通过试验观察不同切削用量时的切屑形状,将收集到的切屑分为优良屑、适宜屑、不良屑,计算3类切屑的占比;测量已加工表面的粗糙度Ra;通过有限元仿真,研究不同切削用量时的卷曲半径;通过公式计算常用断屑块位置参数下含断屑块PCD刀具的极限进给量、极限背吃刀量;结合试验与仿真结果得出最佳断屑区域及优良屑的切削用量范围。结果表明:随进给量与背吃刀量的增加,断屑块的断屑效果提升,当卷曲半径为0.5~0.6mm时易形成优良屑,得到含断屑块PCD刀具获得优良屑的切削用量范围,为其在工程应用中提供参考。

PCD刀具精密车削TC4钛合金的实验研究

采用PCD刀具对钛合金Ti-6Al-4V进行湿式外圆车削实验,并计算不同进给量下的理论粗糙度,基于单因素实验方法研究了切削用量对切削力和工件已加工表面粗糙度的影响规律。结果表明:在实验参数范围内,主切削力随切削深度的增大而显著增加,进给量次之;轴向力和径向力随切削深度的增大而增大,但增加幅度不大;主切削力随进给量的增大而有较大增加,但进给量对径向力和轴向力的影响较小;整体上各切削分力随切削速度的增大而有所增加,但增幅较小。进给量对工件表面粗糙度影响最大,而且进给量越大,实际切削工件粗糙度与理论计算值越接近。

PCD刀具端面车削碳纤维增强碳化硅基复合刹车材料的试验研究

通过PCD刀具对C_(f)/SiC进行端面车削试验,研究切削参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,并深入分析材料的切削去除机理。结果表明:主轴转速n、进给量f和背吃刀量a_(p)均对切削力和表面粗糙度Sa造成影响,背吃刀量对各切削力影响最大,进给量对表面粗糙度影响最大。C_(f)/SiC以脆性断裂去除方式为主,主要加工缺陷为基体破碎脱落、微裂纹、纤维露头及拔除、界面脱粘与分层。试验结果证明,C_(f)/SiC可以通过端面车削方式控制加工缺陷的产生,且其切削表面粗糙度Sa可达到3.2μm,即C_(f)/SiC可以实现半精加工。试验最佳切削用量为n=710r/min,f=0.05mm/r,a_(p)=0.30mm。

PCD刀具车削玻璃纤维增强复合材料切削温度研究

进行了PCD刀具车削玻璃纤维增强复合材料实验,研究了切削用量对切削温度的影响规律。研究结果表明:切削温度随着切削速度的增加而增大,随进给量的增加先增大后减小,随着背吃刀量的增加而增大。

碳纤维复合材料PCD刀具低温和干式制孔试验研究

目的针对CFRP开展二氧化碳低温冷却和干式条件下的PCD刀具制孔试验研究,从而提高CFRP材料的切削性能、制孔精度及制孔质量。方法在传统钻孔和低温冷却条件下,采用常规和织构PCD刀具开展制孔试验,分析不同切削参数下的轴向推力、总切削力、入口直径和相对误差、表面黏结、孔壁形貌及缺陷的差异性。结果在干式和低温冷却条件下,CFRP钻入过程产生的轴向推力和总切削力均随着进给速度的增大而不断增大;在试验条件下,当进给速度增大时,PCD刀具+干式、PCD刀具+低温及PCD织构刀具+低温3种方式下获得的入口直径相对误差范围分别为0.29%~0.42%、0.57%~1.15%、0.38%~0.89%;与干式加工相比,低温冷却有效抑制了刀具切屑黏结;总体来说,在低温冷却下,孔壁表面有明显的纤维断裂,形成较多的纤维断口坑、微裂纹,树脂表面涂覆均匀性较差。结论在CFRP钻孔过程中,相对于干式钻孔,在相同切削参数下,低温冷却下可以获得更大的切削力;与低温冷却相比,采用干式钻孔能够提高入口直径尺寸的制孔精度,有效提高抗黏结效果;总体来说,相同切削参数下,干式制孔获得的孔壁表面更加平整和均匀。

三菱化学生物基PCD用于西铁城手表表带制造

三菱化学集团宣布,其生物基聚碳酸酯二醇(PCD)BENEBiOL因具有高耐用性和环保型的特点,被西铁城手表有限公司选中,用于生产制造2024年秋冬PROMASTER型号手表的表带。BENEBiOL具有全新的化学结构,生物基含量高达93%。此外,它还具有优于传统石油基PCD的耐用性和耐化学性,可以作为油漆和涂料、弹性体以及合成革的关键成分应用于汽车、家具、户外装备中。PROMASTER是专业运动手表中的标志性产品,以其在海、陆、空等极端户外环境中的卓越耐用性和可靠性而闻名。凭借该产品,三菱化学集团成为全球首个开发生物质基PCD的公司。

超导下PCD与开腹术治疗重症急性胰腺炎合并胰腺坏死感染的有效性和安全性比较

对比在重症急性胰腺炎合并胰腺坏死感染的患者治疗中,采用超导下经皮穿刺置管引流术与开腹术治疗的有效性和安全性。方法 以共132例在2014年2月至2018年5月132例患有SAP合并胰腺坏死感染的患者进行研究,依据不同手术方案,分成PCD组及开腹组,组内患者数量分别是68例(超导下PCD手术方案)、64例(开腹手术引流)。比较两组临床疗效、围术期相关指标、炎症状态[降钙素原(PCT)、白细胞介素-8(IL-8)、髓样分化蛋白-88、p38丝裂原活化蛋白激酶mRNA表达量]、实验室相关指标[血淀粉酶、尿淀粉酶、白细胞计数、血糖]、并发症。结果 两组对比,PCD组(82.35%)与开腹组(81.25%)对比未体现统计学意义(P>0.05)。结论 与开腹术相比,超导下PCD治疗SAP合并胰腺坏死感染的有效性相当,但超导下PCD在抑制炎症反应、改善血尿淀粉酶等指标、降低术后并发症风险上具有优势。

切削SiCp/6005Al复合材料的PCD刀具磨损

为研究SiCp/6005Al切削时的刀具磨损机制及刀具磨损对切削力、切削温度、工件表面质量的影响,进行不同转速V和不同进给速度f下的切削试验,观察每组试验刀具切削后的磨损形貌,并通过监测动态切削力和切削温度来探究刀具的磨损机制。结果表明:工件转速提高使切削温度明显升高,但对切削力的影响很小;进给速度提高使切削力明显升高,而切削温度的变化范围较小。改变进给速度带来的力载荷变化是影响前刀面磨损的主要因素,改变工件转速带来的切削温度变化是影响后刀面磨损的主要因素。此外,刀具磨损是磨粒磨损、黏结磨损的综合作用结果,且刀具磨损会对切削力、切削温度和加工表面质量产生不利影响。

PCD刀具超声振动辅助切削TiC_(p)/TC4材料表面缺陷

研究微观角度下PCD刀具超声振动辅助切削TiC_(p)/TC4时,超声振动对材料表面缺陷的影响。基于ABAQUS/Explicit有限元软件,建立PTMCs二维切削微观非均质模型,开展不同体积分数下的多颗粒切削仿真;并采用仿真和实验相结合的方法,分析切削速度对切削温度变化的影响规律,阐述TiC_(p)/TC4在切削过程中的颗粒受力破碎过程,讨论同体积分数的TiC_(p)/TC4切削表面缺陷的表现形式。结果表明:超声振动切削时,切削温度始终较低,TiC_(p)/TC4表面缺陷表现形式多为颗粒切断和颗粒突起;且超声振动能有效阻断颗粒与基体间的应力持续传递,使应力优先在颗粒间传递,减小了基体变形,促使颗粒破碎,提升材料表面加工质量,同时验证实验结果与仿真结果相符。

低温CO_(2)辅助PCD刀具硬车削轴承套圈的装置及试验研究

目的降低PCD刀具硬车削轴承套圈时的刀具磨损。方法采用低温二氧化碳内冷辅助PCD刀具切削来抑制刀具磨损。搭建低温二氧化碳冷却装置,开展液态二氧化碳的冷却试验,分析二氧化碳的冷却规律;开展低温切削试验,通过人工热电偶测温法对参考切削温度进行测量,并且研究不同入口压强参数下轴承套圈的表面粗糙度和刀具磨损变化情况,验证低温二氧化碳冷却辅助PCD切削轴承套圈的有效性。结果二氧化碳在恒定压力(1.2 MPa)下的冷却规律可以分成起始、稳定、失效3个阶段,稳定阶段的流量大小为1000g/min,冷却温度可以保持在-59℃不变。二氧化碳在不同入口压力(0.8~1.4MPa)下冷却时,入口压力越小,冷却温度越低。在不同入口压力(0.8~1.4 MPa)下进行低温切削,0.8、1、1.2、1.4 MPa时的最大参考切削温度分别为-41、-28、-30、-28℃,加工表面的粗糙度值分别为0.071、0.074、0.109、0.129μm,后刀面最大磨损量分别为176.58、171.67、270.26、261.17μm。结论入口压力为0.8 MPa和1 MPa时,二氧化碳冷却效果较好,无论是参考切削温度,还是加工表面的粗糙度值和刀具磨损都处于较低水平,低温冷却辅助PCD刀具硬车削轴承套圈时可有效降低刀具磨损。

PCD刀具参数对精车Ti6Al4V切削性能的影响研究

基于Abaqus有限元仿真软件建立三维车削仿真模型,采用单因素法,研究PCD刀具精车钛合金Ti6Al4V工件时刀具参数对切削力、刀尖温度的影响,并对PCD刀具前角、后角以及刀尖圆弧半径等主要刀具参数进行正交试验,采用灰色关联理论对切削力、刀尖温度进行综合评价,得到优化刀具参数组合为前角γ=12°、后角α=7°和刀尖圆弧半径r=0.6mm。结果表明:用灰色关联理论优化后得到的刀具参数能够有效地降低切削力、切削温度,保证刀具的使用寿命和加工精度,提高加工效率。

PCD刀具车削氧化锆陶瓷表面粗糙度及刀具磨损试验研究

为验证氧化锆陶瓷在大参数下的可加工性,使用PCD刀具对完全烧结的氧化锆陶瓷进行单因素硬态干式车削试验,以表面粗糙度为评价指标,研究了刀尖圆角半径、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,通过对刀具磨损形貌和切屑进行观察,结合能谱图分析了刀具磨损形态、材料去除方式以及刀具的主要磨损机理。试验结果表明:在两组较大切削深度下,随着切削深度和刀尖圆角半径的增加,表面粗糙度总体呈现增大趋势;刀具磨损集中在刀尖处,主要形式是脆性剥落和黏结磨损。

PCD复合圆锯片高频焊接工艺研究

在高频焊接过程中,焊接温度和焊接时间是影响PCD复合圆锯片焊接质量的两个重要因素,焊接温度过低和焊接时间过短会降低焊接强度,而焊接温度过高和焊接时间过长会导致PCD复合片的石墨化以及出现“过烧”的现象。通过实验对比在焊接温度580℃、620℃、660℃和700℃条件下,采用300 mm/min、250 mm/min、200 mm/min、150 mm/min的送丝速度来控制焊接时间,设定每齿的焊接送丝长度为12 mm,从而对比不同工艺下的焊接强度,得出采用焊接温度660℃、送丝速度150 mm/min的焊接工艺能够达到最高的焊接强度。

基于PCD刀具的TA15钛合金精密铣削工艺优化及刀具磨损研究

采用聚晶金刚石(PCD)刀具对TA15钛合金进行高效精密铣削试验,对比研究主轴转速、铣削深度、铣削宽度及每齿进给量等铣削参数对钛合金加工表面质量的影响,根据优化的铣削参数开展PCD刀具的磨损实验研究。钛合金铣削实验结果表面,当主轴转速N、铣削深度ap、铣削宽度ae、每齿进给量fz分别为12,000 r/min、3 mm、20 μm、0.02 mm/z时,PCD刀具侧铣TA15钛合金的切削性能最好,钛合金铣削表面粗糙度可达0.055 μm。磨损实验结果表明,PCD刀具的磨损趋势与理论磨损曲线相吻合,经历初期磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个状态,刀具磨损量及铣削表面粗糙度随铣削长度的累加而增长,当铣削长度为210 m时后刀面局部最大磨损宽度达到259.9 μm,同时钛合金表面粗糙度可达0.312 μm,表面存在少量的粘钛,但是刀具在铣削218 min后仍能保证一定的切削性能,能有效实现TA15钛合金长时间的高效精密铣削加工。

PCD和PCBN超硬刀具应用与研究现状浅析

随着集成制造系统的不断发展,切削作业速度的加快,生产线对刀具提出了更高更多要求,切削刀具也逐渐朝向高效化、超精密化等发展,超硬切削刀具的发展已经成为必然。当前,作为超硬的切削刀具,PCD和PCBN这两种刀具可以加工得到与常规切削刀具相比而言其能够使切削加工零件尺寸精度提高,实现精密加工甚至是超精密加工,本文对这两种刀具及其应用、研究现状以及发展趋势进行简要的介绍和分析。

影响PCD刀具刃磨质量因素研究

本文采用合理的腐蚀清洗方法对PCD试样进行腐蚀,获得了清晰真实的PCD磨削表面。在此基础上借助扫描电镜,通过观察PCD刀具磨削表面和刃口的微观形貌,系统研究了磨床转速、磨削压力及磨削液等因素对PCD刀具刃磨质量的影响。研究结果表明:磨床转速越高,磨削表面质量越好,但过高或过低的转速会使刃口锯齿度增大;较大的磨削压力对磨削表面质量和刃口质量都有负面影响;同时,无论转速高与低,磨削压力大或小,干磨后的PCD磨削表面质量均好于湿磨。细砂轮低速干磨PCD时,磨削表面由于疲劳应力的作用出现了一些垂直于磨削表面的裂纹。

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

本文研究制备Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3多元系基玻璃料，并配制成低温陶瓷结合剂，研究发现：耐火度为685℃，流动性为110％～130％，线膨胀系数为5．35×10^-6℃^-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能。制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后，磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值，分别58．61MPa和77．9。用其磨削PCD刀片时锋利性好，磨削中间不需修整，砂轮耐用度高。运用扫描电子显微镜（SEM）分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌，表明结合剂对磨粒黏结牢固，断面组织均匀。

PCD刀具高速铣削TA15钛合金的切削性能

采用聚晶金刚石(PCD)和硬质合金刀具对TA15钛合金进行了高速铣削对比试验,从刀具磨损、切削力、切削温度等方面评价了PCD刀具加工TA15钛合金的切削性能。结果表明:PCD刀具端铣TA15钛合金的切削性能较好,刀具耐用度可达145min,稳定切削时间达121min,与硬质合金刀具相比提高了4倍;PCD刀具磨损形态为后刀面不均匀磨损,前刀面上局部剥落及刀尖附近微崩刃;随着切削速度的提高,x方向的切削力略有降低;每齿进给量和轴向切削深度过大会增大x向切削力;切削温度随着切削速度和径向切削深度的增加而升高。

PCD刀具高速铣削SiC_p/Al复合材料切削温度试验研究

采用夹丝半人工热电偶法,在600-1200m/min速度范围内对PCD刀具高速铣削SiCp/2009Al复合材料时的切削温度进行了研究,采用单接点热电偶快速标定装置对热电偶(SiCp/2009Al—康铜)测量的热电势进行了标定试验,获得了各种复合材料的温度标定曲线。研究结果表明,在本文试验条件下,铣削温度瞬时最高值可达519℃,切削参数对切削温度影响程度由大到小依次是:切削速度、增强颗粒体分比、径向切宽、每齿进给量。