铣削高温合金GH3039刀具寿命预测及磨损机理

为揭示高温合金GH3039铣削参数对刀具寿命的影响规律,采用正交试验法对其进行铣削试验,运用多元回归法建立刀具寿命预测模型,分析铣削参数对刀具寿命的影响规律,通过观测铣刀后刀面的磨损情况,探究不同主轴转速下铣刀的磨损机理。结果表明:主轴转速对刀具寿命的影响程度最大,最小为轴向切深;当主轴转速为750 r/min时,铣刀磨损区域主要以黏结磨损和磨粒磨损为主;当铣削速度为950 r/min时,氧化磨损与扩散磨损开始增强;当铣削速度为1 180 r/min时,磨粒磨损与黏结磨损开始减弱甚至消失,氧化磨损与扩散磨损占据主导地位。

PVD、CVD涂层硬质合金刀片铣削2Cr13不锈钢磨损实验研究

2Cr13不锈钢是一种典型的难加工材料。在其铣削加工过程中,存在铣削力大、铣削温度高、加工硬化趋势强、切屑黏附性强、刀具磨损严重等问题。选用AlCrN(PVD)和TiCN-Al_(2)O_(3)-TiN(CVD)两款不同涂层的RCKT 1606圆形铣刀片,对2Cr13不锈钢进行铣削实验,并分析这两款涂层加工不锈钢的磨损性能及失效机理。结果表明:TiCN-Al_(2)O_(3)-TiN涂层刀片铣削加工10m以后,两个刀片的后刀面磨损量均超过了0.3mm,且切削刃发生崩刃失效;AlCrN涂层刀片铣削10m后,两个刀片的后刀面磨损量均超过0.12mm;在2Cr13不锈钢的铣削加工中,使用AlCrN(PVD)涂层可以有效提高刀具的切削寿命。

基于五轴平台的枞树型轮槽铣刀加工工艺分析

轮槽成型铣刀是加工汽轮机轮毂槽的重要工具,其结构复杂且加工困难。为提高加工效率和精度,以某型高速钢轮槽铣刀为例,提出基于五轴平台的加工工艺方法。使用UG软件基于五轴车铣复合机床规划粗加工刀具路径,并采用专用后置处理器生成数控加工程序,通过虚拟机床进行仿真验证;采用NUMROTO软件规划精加工路径,获得磨削NC代码并进行虚拟加工验证;进行实际切削验证,通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工后,在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。实验结果证明,该工艺方法不仅能保证产品质量符合工艺设计要求,而且制造效率提高了20%。

汽轮机枞树形叶根铣刀的加工工艺分析

枞树形叶根铣刀是汽轮机行业加工叶片叶根及轮毂的重要工具,由于其截面形状复杂,传统的加工工艺存在工艺复杂、效率低和精度难以保证等缺点。为解决上述工艺难题,本文提出一种五轴车铣复合加工中心开粗及五轴工具磨床精加工的工艺策略。首先,以某枞树形叶根铣刀为例,研究了其结构特点,确定五轴车铣复合加工中心开粗及五轴工具磨床精加工的工艺路线,分别编制工艺技术文件;其次,采用ESPRIT TNG车铣复合编程软件编制粗加工刀路轨迹,采用NUMROTO软件编制精加工刀路轨迹;最后,将刀路轨迹转换为数控代码分别进行仿真模拟加工,将仿真无误的数控代码和磨削代码分别导入五轴车铣复合加工中心和五轴工具磨床中完成实操加工。通过对加工过的刀具成品进行刀具形线、角度和外观检测,各项技术指标均满足设计要求,且加工效率提升了约24.4%,从而验证了该工艺方案的有效性。

超大直径常压复合刀盘结构设计与分析

基于某过江隧道工程穿越的地质水文情况,并结合拟建工程区间大断面、长距离、高水压等特点,探讨了软硬不均等复合地层中盾构施工重难点,同时在借鉴国内外相应的理论研究成果和典型应用案例的基础上,着重对拟选超大直径盾构机的刀盘结构、刀具配置、中心冲刷等进行针对性设计分析,旨在设计出匹配拟建隧道工程施工的盾构刀盘,解决拟建区间面临的施工重难点、规避施工风险,并为后续类似工程盾构刀盘设计提供一定参考。

泥水盾构带压更换刀筒闸门技术研究

泥水盾构施工过程中常压换刀刀盘因频繁换刀会引起刀筒闸门磨损,更换刀筒闸门时,刀筒闸门周围土体需处于相对稳定状态,否则会引起塌方或涌水等问题,甚至可能导致盾构机淹没等安全事故。以南京市和燕路过江通道为工程背景,研究并解决了带压更换刀筒闸门的施工重难点,包括地下水的封堵、泥膜形成、舱内气压稳定等,提出了包括制作止水环、形成泥膜、带压更换刀筒闸门等环节的施工操作规程,最终取得了良好的施工效果。

直齿轮铣削加工的铣刀与工件切触区域仿真分析

针对圆柱直齿轮的多轴铣削精加工,提出一种基于三维实体造型技术的球头铣刀与工件瞬时切触区域(简称切触区域)仿真分析方法。建立齿轮铣削运动模型,准确描述铣刀和工件之间的运动关系;在齿轮齿廓精确模型描述的基础上,基于等残留高度法实现球头铣刀刀具路径规划;通过刀具扫掠体与过程工件模型之间进行布尔求差得到更新过程工件模型;依据切触区域的球面几何特性,从更新过程工件几何模型中识别出切触区域;利用平行于刀具轴线的平面将切触区域进行切割,得到切触区域角度区间。切削试验结果表明,仿真切触区域结果与实际加工结果具有一致性,验证了仿真计算的有效性和准确性;球头铣刀与工件切触区域的准确提取,为齿轮铣削力、刀具磨损等物理量的精确预测奠定了基础。

基于工具磨床的铣刀刃磨夹持工装设计与应用

基于台式工具磨床和铣刀结构,设计一种铣刀刃磨夹持工装,通过夹持工装将铣刀与工具磨床连接,完成铣刀刃磨,解决了手持刀具刃磨存在的问题,保证铣刀刃磨质量。夹持工装使用便捷,为其他刀具刃磨夹持工装设计提供了思路。

机夹型叶根铣刀设计及自动检测技术

分析机夹型叶根精铣刀的设计方法,确定刀具刃口型线,通过UG建立刀体模型并进行加工程序模拟,通过NUMROTO软件进行3D模拟,查看模型是否与型线外形符合,测量和优化刀具角度,在无碰撞和干涉条件下对刀槽进行加工和测量。确定刀片装配位置、设计槽型的加工顺序,建立合适的刀具坐标系,采用CadLoadModel语句导入理论模型后进行元素分组,实现机器坐标系与模型坐标系的统一,检测表明,该设计方案满足使用要求,提高了叶片加工效率。该工艺对其他机夹型叶根铣刀的研究具有一定推广使用价值。

镶片式叶根精铣刀结构设计及制造工艺分析

针对传统整体式叶根精铣刀加工成本高、效率低的问题,提出一种镶片式结构的叶根精铣刀设计。根据某叶根型线对镶片式叶根精铣刀进行结构设计,利用ANSYS软件进行刀具的静态受力分析,得出成型后角对刀具结构的影响关系并进行结构优化;利用NUMROTO plus软件编制刀具精加工工艺流程及编程处理;采用SAACKE UWIF五轴刀具磨床进行加工实验验证。试验件经检测,满足刀具设计的精度要求,验证了该结构刀具的可行性,通过对比实验,验证了该刀具可以降低生产成本。

全断面硬岩地层土压/TBM双模盾构滚刀性能评价

为了提高土压(EPB)/隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)双模盾构掘进效率,减少滚刀磨损,以深大城际铁路机场东站—黄麻布站区间为依托,以该隧道左线里程ZDK8+583.0~ZDK8+359.8全断面硬岩掘进段为研究对象,对区间所采用的EPB/TBM双模盾构滚刀性能展开研究。首先,根据滚刀功能和类型的不同,对该区段的滚刀更换情况以及磨损状况进行统计分析,并获得最优性能的滚刀;然后,为更好地指导开仓换刀,以最优性能滚刀为例对滚刀使用寿命进行评估;最后,根据现场实际情况建立刀具信息管理系统。研究结果表明:中铁装备宽刀更适合该类地层的掘进,所搭建的刀具管理系统能很好地实现刀具信息化管理,确保现场施工更经济、高效。

不规则零件的数控机床加工工艺研究

随着现代制造业的快速发展,不规则零件的加工需求日益增长,对数控机床加工工艺提出了更高要求。针对不规则零件加工面临的挑战,如几何形状复杂多变、精度要求高、材料加工难度大等,提出数控加工工艺的优化方法,包括工装夹具优化、刀具选择与路径规划、机床性能调优以及在线监测与自适应控制等。通过模块化设计夹具、优化刀具几何参数调优机床性能等,实现了不规则零件的高精度、高效率加工。此外,采用基于动态吸振器的主动抑振方法和在线监测与自适应控制系统,有效提高了加工质量和刀具寿命。

复合常压刀盘掘进措施应用研究

文章结合广州海珠湾隧道工程超大直径泥水平衡盾构机掘进实例,分析了复合常压刀盘在复杂红层地质的工程难点及应对措施,重点分析了刀盘结泥饼、滞排、排浆泵及采石箱堵塞,以及刀具磨损严重等问题产生的原因,对出现的问题提出相应解决措施并讨论了其应用效果,为后续在类似典型地层中的盾构施工提供参考和借鉴。

球头铣刀刀具磨损建模与误差补偿

针对刀具磨损度量方式和模型建立的问题,以球头刀具为研究对象,提出球头铣刀刀具磨损的度量方式,建立球头刀具磨损模型。以复映磨损在硬度较软加工材料上的方式测量球头刀具磨损,确定刀具磨损模型系数,给出刀具磨损模型系数确定的具体实现方法。加工试验验证球头刀具磨损度量方式的合理性和所建立刀具磨损模型的正确性,同时针对数控铣削加工中球头铣刀刀具磨损引起的误差提出离线仿真误差补偿算法,给出离线仿真误差补偿算法的具体实现步骤,通过建立的刀具磨损引起的加工误差模型仿真获得加工走刀步的误差。对于误差超差的走刀步,预先修改数控加工(Numerical control,NC)程序,保证实际加工零件满足精度要求。误差补偿验证试验表明所提出的离线仿真误差补偿算法的正确性和有效性。

我国城市地铁隧道盾构施工刀具磨损性分区研究

盾构法因其施工技术安全、土层适应性强、对周边环境影响小等特点,已成为目前城市轨道交通隧道工程的主要施工方法。盾构掘进地层施工中最常遇到的问题之一就是刀具磨损性问题,主要表现为复杂地层中的刀具磨损和粘性地层中的刀盘结泥饼。文章通过收集统计2003年~2013年国内外41个盾构隧道工程的刀盘、刀具磨损案例,对其进行原因分析,并结合国内38个城市地铁地质勘察地层数据,对我国城市地铁隧道盾构刀具磨损性进行了分区研究,研究成果对我国城市轨道交通建设盾构施工安全和高效掘进具有参考价值。

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 。

汽轮机长叶片型面双刀加工刀位轨迹优化算法

为改善汽轮机长叶片型面加工中的变形问题,提出了2种优化目标下的叶片型面双铣刀对刀加工刀位轨迹规划算法。首先建立了牛鼻刀的切削力与切削参数、刀具姿态的关系模型,在此基础上分别以最小径向切削合力和最小切削合力矩为优化目标计算了2把铣刀的切削刀位点和刀具姿态。采用有限元分析方法对比了传统单铣刀切削加工路径、未优化双刀切削加工路径和2种双铣刀切削加工路径下的叶片加工变形情况,结果显示:在一组给定的常用切削参数下,径向切削合力优化轨迹算法和切削合力矩优化轨迹算法可分别将叶片的平均加工变形减小约31%和55%;沿优化后的双刀切削加工路径加工能够有效改善叶片整体受力情况,减小叶片的加工变形,提高加工精度和效率。

一种改进的基于响应耦合子结构法的刀尖点频响函数预测方法

针对现有的基于响应耦合子结构法(RCSA)的刀尖点频响函数预测方法需要辨识主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数以及需要自制刀柄模型等引起的预测误差和预测过程复杂等问题,提出一种改进的基于RCSA的铣刀刀尖点频响函数预测方法。该方法首先改进已有的子结构划分方法,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆、剩余刀杆和刀齿三个子结构;然后改进主轴-刀柄处转动频响函数的计算方法,通过铣刀的模态锤击实验采用反向RCSA和有限差分法计算机床-主轴-刀柄-部分刀杆结构的转动频响函数,并基于Euler梁模型计算出剩余刀杆、刀齿子结构的频响函数;最后将三个子结构的频响函数耦合确定刀尖点的预测频响函数。以一立式加工中心为研究对象,应用所提出的方法对铣刀刀尖点的频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。对比结果表明:刀尖点的预测频响函数与实测频响函数符合程度较高,其预测、实测前三阶固有频率之间的误差在6.9%以内,所提出的方法可行有效、简单方便,且可直接基于铣刀的模态实验计算主轴-刀柄的频响函数,避免了相关结合面参数的辨识和刀柄模型的制作。

超声纵-扭复合铣削钛合金刀具磨损特性研究

目的采用超声纵-扭复合振动加工方法,获得较长的刀具使用寿命。方法采用理论建模与不同铣削振动方式,研究刀具磨损特性。通过超景深电子显微镜和粗糙度测试仪,分别对刀具微观形貌、工件表面粗糙度进行了分析;通过不同铣削方式加工钛合金材料,对刀具磨损特性进行了系统分析。结果与普通铣削和超声纵振铣削相比,超声纵-扭铣削方式下,刀具后刀面磨损减小,工件表面粗糙度降低。经测试,当去除面积为6356mm^2时,超声纵-扭复合加工刀具后刀面磨损量VB为103μm,分别比普通和超声纵振加工时降低了38μm和36μm。当去除面积为4530 mm^2时,Ra为1.2μm,普通铣削和超声纵振铣削的Ra则分别为1.62μm和1.38μm。由于超声纵振加工仅仅是在轴向方向实现了分离,后刀面时刻冲击着已加工表面,当去除面积为6356 mm^2时,刀具后刀面磨损量反有超出普通铣削的趋势。结论超声纵-扭复合加工从旋转方向内实现了刀-屑分离,在铣削过程中,极大地减少了刀具后刀面对已加工表面的冲击,从而使得刀具寿命有所延长,为高效加工、难加工材料提供了一种加工方法。

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。