DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性,基于绝热剪切理论,以切削速度为变量,采用单因素实验及有限元仿真方法,提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时,切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构,由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成,而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化,从而导致切屑横向裂纹的产生;切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大,毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工,高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降,同时可抑制侧向裂纹的扩展。

镍基合金高速切削中锯齿状切屑毛边和刀具磨损研究

基于等腰三角形悬臂梁切屑毛边假设,建立了切屑毛边对刀具前刀面和切削刃的冲击强度、冲击频率模型。通过该模型,计算了不同切削速度下切屑毛边的冲击强度和冲击频率;通过扫描电镜和能谱分析,对切屑底部元素和刀具表面进行了分析。结果表明,锯齿状切屑毛边是造成沟槽磨损的重要原因。

PTFE材料正交切削切屑成形特性研究

为了研究PTFE材料在切削过程中的成屑机理,设计了单因素正交切削实验以及准静态力学实验。首先,基于剪切平面理论和断裂理论,以切削速度、切削厚度为变量,提出了PTFE材料的连续切屑及切屑毛边成形机理;然后通过分析毛边高度和间距,探究切削参数对毛边形态的影响规律;最后,利用分形理论对切削力稳定性进行分析,揭示了毛边数量、出现频率与切削力稳定性的关系。结果表明,PTFE连续切屑的产生是因为切削过程中材料真实压缩应变未超过断裂屈服应变,毛边的产生则是因为切屑边缘片层状结构处裂纹的形核与扩展。此外,切削参数会影响毛边生成,在切削速度100 mm/min、切削厚度0.3 mm工况下,切屑毛边数量最少、出现频率最小,切削力最稳定。研究结果可为PTFE材料切削过程毛边抑制和表面加工质量优化提供参考。

高速铣削高强度钢切屑形态及影响因素研究

采用硬质合金涂层刀具高速铣削AF1410高强度钢,基于单因素试验法研究了切削参数对切屑形态和毛边形态的影响,分析了切屑锯齿间距、毛边几何参数随切削速度和进给量的变化规律。结果表明:切削速度较低时,切屑自由表面形成上窄下宽、上深下浅的剪切滑移变形带,带内剪切变形较小,切削速度增加,绝热剪切变形增大,切屑自由表面形成平行的锯齿形态,锯齿间距随切削速度的提高而增大;在高速切削条件下,锯齿间距随进给量的提高而略有增大,切屑由顶部沿锯齿节间沟槽发生纵向撕裂形成毛边,毛边宽度和高度随切削速度先增大后减小,随进给量减小。

陶瓷刀具高速切削镍基高温合金沟槽磨损试验研究

通过陶瓷刀具高速切削镍基高温合金试验,计算了不同速度下切屑毛边对刀具前刀面和切削刃的冲击频率,分析了切屑毛边对沟槽磨损形成的影响;设计了去毛刺试验台,对比分析了去毛刺切削和常规切削时待加工表面切削毛刺尺寸和刀具沟槽磨损的大小。通过扫描电镜和能谱分析,对刀具沟槽磨损部位进行了观测与分析。试验结果表明,侧向切削毛刺和锯齿状切屑毛边是造成沟槽磨损的根本原因,黏结是加速沟槽磨损的重要因素。