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。

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。

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刀具高速铣削TA15钛合金切削力的研究

通过利用回归正交设计和单因素试验设计方案,进行了PCD刀具高速铣削钛合金TA15的切削力试验。对高速加工过程中的动态铣削力进行了频谱分析,分析了高频振动对切削力波形的影响。然后利用单因素试验分析了工件坐标系中三向分力以及刀具坐标系中切向分力随切削用量的变化规律。通过回归正交设计,建立了PCD刀具高速铣削钛合金时切削用量与动态切削力之间的数学模型,并进行了方差分析,验证了模型的可靠度。分析结果为PCD刀具高速铣削钛合金的工艺参数优化及建立高速铣削数据库奠定了基础。

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。

聚晶金刚石刀具低温冷却铣削SiC/SiC复合材料磨损试验研究

采用超硬聚晶金刚石(PCD)刀具对SiC/SiC陶瓷基复合材料进行干式和低温液氮冷却铣削试验研究,获得PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的前刀面和后刀面磨损形貌;分析PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的主要磨损形式,测得PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的刀具使用寿命。研究表明:在干式铣削条件下,PCD刀具前刀面的主要磨损形式为刀尖磨钝和崩刃;而在低温液氮冷却铣削条件下,PCD刀具前刀面的主要磨损形式为刀尖磨钝和微剥落;与干式铣削条件相比,PCD刀具在低温液氮冷却铣削条件下寿命提高约71.4%。

PCD刀具高速车削和铣削钛基复合材料的切削温度研究

使用聚晶金刚石刀具,在切削速度为15-150m/min范围内对体分比为0-10%的颗粒增强及颗粒/晶须混合增强钛基复合材料进行车削和铣削试验。分别采用自然热电偶和半自然夹丝热电偶法对车削和铣削时的切削热电势进行了测量,并用比较法快速标定系统对热电势进行了标定。结果表明:PCD刀具切削钛基复合材料时,切削温度随切削速度的增加而显著增加,切削速度从15m/min增大到150m/min时,切削温度从260℃增加到590℃。研究发现,刀具磨损对切削温度存在显著影响,磨损刀具(VB=0.1mm)比新刀的切削温度普遍高60-90℃。切削体分比为5%钛基复合材料时的温度高于其基体材料(钛合金TC4)的切削温度,但随增强相含量的进一步增大,切削温度反而略有降低(降低5%)。由于PCD刀具在较高速度下切削钛基复合材料时切削温度接近或超过PCD刀具在空气中的使用温度,切削过程中刀具会发生明显的化学磨损,从而在前刀面形成显著的月牙洼磨损形态。

聚晶金刚石(PCD)刀具发展综述

对聚晶金刚石 (PCD)刀具的发展概况、性能特点、应用范围、制造技术、设计原则。

陶瓷结合剂金刚石砂轮在加工PCD刀具中的优越性

通过陶瓷结合剂、树脂结合剂、金属结合剂金刚石砂轮在磨削加工PCD刀具中的应用,获得了一些具有对比性的试验结果。通过对试验结果的分析,发现陶瓷结合剂金刚石砂轮在加工PCD刀具上同树脂结合剂和金属结合剂相比具有:磨削效率高、耐用度高、加工成本低的特点。

PCD刀具干式车削Ti6Al4V的正交试验研究

通过正交试验法研究PCD刀具干式车削Ti6Al4V时切削速度、进给量和切削深度对工件表面粗糙度和刀具后刀面磨损的影响。试验结果表明,切削速度为120-160m/min、进给量为0.15mm/r、切削深度为0.15mm时,可以获得理想的工件表面粗糙度和刀具后刀面磨损量。

PCD刀具后刀面刃磨质量对切削表面质量及刀具寿命影响的试验研究

在分析PCD刀具切削模型的基础上进行了切削试验。通过对切削试验结果的分析,认为PCD刀具后刀面刃磨质量直接影响切削表面质量,而对PCD刀具寿命的影响则相对较小。

PCD刀具高速干式切削铜合金的磨损研究

使用PCD刀具对锡青铜合金材料进行高速干式切削试验,分别采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对刀具的磨损形貌进行观察和磨损区域化学成分进行分析,并以此研究了PCD刀具的磨损机理。结果表明:在高速干式切削条件下,PCD刀具主要表现为前刀面的片状剥落和后刀面的轻微破损;同时还伴随着机械应力和热应力冲击下的脆性破损,出现崩刃、切削刃整体断裂以及前后刀面的大面积剥落。刀具磨损的主要原因是高温作用下的氧化磨损和扩散磨损。