刀—屑界面摩擦系数对切屑几何形态的影响

攻丝时切屑缠绕是降低攻丝效率的主要原因,为了深入分析切屑缠绕的原因以及摩擦系数与切屑形态的关系,利用有限元仿真软件模拟攻丝过程得出切削力和扭矩,利用黏着滑动摩擦模型估算了刀—屑界面滑动区的摩擦系数,通过对未涂层刀具、TiCN涂层、氧化处理以及TiAlN涂层四种高速钢丝锥进行切削实验,分析了摩擦系数对切屑卷曲直径的影响,探讨了切屑缠绕的机理。结果表明:摩擦系数越大,切屑的卷曲直径越小;切屑的卷曲直径大于刀具槽宽时,切屑会发生缠绕;TiAlN涂层刀具的摩擦系数高于其它表面处理刀具的摩擦系数,较高的摩擦系数减小了切屑的卷曲直径,降低了切屑缠绕的风险。

M14直槽机用丝锥磨削开裂原因分析与探讨

M14直槽机丝在磨槽后易出现批量开裂,从断口形态、生产过程、金相组织、非金属夹杂物以及磨削应力等不同角度进行分析,探究导致机丝磨削开裂的各种因素。原材料中N含量偏高会导致耐磨性增加,O含量高会导致夹杂物增多,磨削烧伤会导致磨削应力大;磨削应力在牙底集中,当超过材料的断裂极限时会导致产品出现批量开裂。

高速钢丝锥刃口电解强化技术

研究一种刀具刃口的电解强化方法,以期提高刀具寿命和切削稳定性。设计刀具刃口电解强化装置和工艺流程。以高速钢丝锥为实例,确定刀具刃口电解强化的电解液配方,选择阴极材料等工艺参数,研究刃口强化量与极间距离、电流密度、抛光持续时间和极间电压之间的关系。用优化工艺参数电解强化处理丝锥,刃口整齐,丝锥各刀齿刃口强化量均匀,符合刃口强化的几何形状,刃口强化后丝锥前刀面表面粗糙度降低。利用以上研究结果,进行切削40Cr、ZG230～450和1Cr18Ni9Ti的切削试验,加工40Cr和ZG230～450丝锥寿命提高2倍左右,加工不锈钢丝锥寿命影响不明显。研究表明,采用电解强化方法处理高速钢丝锥可以提高其使用寿命,效果与被加工材料和刃口强化量有关。

刃口钝化对高速钢丝锥耐磨性及寿命的影响

以W6Mo5Cr4V2高速钢丝锥为研究对象,首先运用电解强化技术对丝锥进行钝化处理,得出不同钝圆半径丝锥;然后进行攻丝试验,通过对丝锥切削齿后刀面磨损值VB的测量和寿命的检测确定丝锥最优钝圆半径;再分别对未钝化与最优钝圆半径丝锥进行典型磨损曲线的绘制。最后对这两组丝锥进行攻丝扭矩的测量,得出丝锥在加工过程中扭矩的变化规律。结果表明:钝圆半径为15μm的丝锥寿命提高最明显,约为未钝化丝锥的2.5倍;两组丝锥的磨损过程都符合典型磨损曲线的发展趋势,经钝化处理后的丝锥磨损值小、磨损速率慢;在初期磨损阶段,未经钝化处理的丝锥扭矩比钝化处理后丝锥的小,但波动范围较大,加工过程不稳定;整个切削过程未钝化丝锥扭矩增长速率快,丝锥很快失效。

离子镀提高W4Mo3Cr4VSiN钢制丝锥使用寿命的研究

为提高W4Mo3Cr4VSiN(F205)低合金高速钢丝锥的使用寿命,对该钢进行了1 160℃淬火、不同温度下回火热处理,并对较佳工艺回火后的丝锥表面进行离子镀TiN,对其组织和性能进行了研究。结果表明:560℃回火时,F205钢的硬度达到了最大值;丝锥表面离子镀TiN后,获得金黄色TiN涂层,约2．5μm厚时,涂层的显微硬度达到1 921 HV50,与基体的结合力最高达35 N,丝锥的使用寿命提高了2倍。

电解强化的高速钢丝锥切削性能的试验研究

为消除或减少丝锥刀齿的锯齿或锋刃、前后刀面的凹坑或微裂纹等缺陷,提高使用寿命,对高速钢丝锥进行了电解强化处理并对强化后的丝锥进行了攻丝试验。结果表明:丝锥的原有缺陷明显减少,第1孔的攻丝扭矩虽比具有锋刃的未强化丝锥有所增加,但随着攻丝孔数的增加,扭矩增幅显著减小且平稳,大大提高了使用寿命和切削性能。

深冷处理对高速钢丝锥切削寿命的影响

对高速钢成品丝锥深冷处理前后的组织及性能进行了分析研究。结果表明,成品丝锥通过深冷处理可明显提高使用寿命。

深冷处理对高速钢丝锥磨损的影响

深冷处理对高速钢的耐磨性有一定的影响,但不同的深冷处理工艺使材料的耐磨性有较大的差别。采用正交试验的方法,比较不同深冷温度、保温时间、主轴转速对高速钢丝锥后刀面最大磨损值VB的影响,试验及分析结果表明,因素显著性顺序为:主轴转速>深冷温度>保温时间,最优组合为深冷温度-120℃,保温时间为4 h,主轴转速为150 r/min。

铝高速钢丝锥的应用

铝高速钢与普通高速钢的红硬性对比试验以及丝锥切削对比的试验研究表明 ,将铝高速钢用作螺纹工具—丝锥能明显提高其切削性能 ,从国内矿产资源角度看 ,开发使用铝高速钢具有其实际意义。

超硬高速钢及普通高速钢丝锥的使用寿命

对超硬高速钢中铝高速钢与普通高速钢的红硬性进行了对比试验,对三种材料的丝锥进行了切削试验研究。结果表明:铝高速钢、钴高速钢丝锥的使用寿命比普通高速钢有较大的提高;对普通高速钢成品丝锥进行深冷处理同样能提高其使用寿命。

深冷处理工艺对丝锥寿命的影响

本文以M2Al高速钢丝锥为研究对象,在常规热处理中引入深冷处理工艺,设计了四种不同的工艺对丝锥进行了处理,并进行攻丝试验,探究深冷处理工艺对丝锥寿命的影响。研究表明:深冷处理工艺有效的提高了丝锥的使用寿命,最优深冷工艺组丝锥攻丝孔数达到了88个,相较于常规工艺组寿命提高了1.6倍;通过微观分析发现耐磨性提高的原因是二次碳化物的析出和均布。最后采用最优工艺处理的丝锥进行了耐用度试验,获得了该工艺下的丝锥耐用度T-v曲线。

基于AdvantEdge FEM的高速钢丝锥攻铝合金的参数优化

采用Pro/E并改变丝锥前角和锥角,对丝锥进行三维建模,三维切削仿真软件为Advant Edge FEM。利用多指标正交试验设计法,将丝锥切削过程中的温度、扭矩及轴向切削力这三个指标的最大值作为攻丝性能评价指标,对高速钢丝锥切削铝合金进行数值模拟及丝锥参数优化。通过试验可知,当高速钢丝锥前角为10°、锥角为8°、主轴转速为900r/min时,攻丝性能最佳。

碳化物粘连对M2高速钢大规格丝锥开裂的影响

分析了导致M2(W6M05Cr4V2)高速钢大规格丝锥在机加工过程中产生开裂现象的原因及影响。实验发现在丝锥断口中碳化物堆积粘连,在钢材中碳化物粘连现象严重。碳化物粘连现象是在钢生产过程中热加工温度过高所致,导致钢变得很脆,属于过热质量问题,是造成丝锥开裂的主要原因,并就此提出了对策。

基于蒙特卡罗法的高速钢丝锥可靠性分析

高速钢丝锥主要失效原因之一是由断裂、崩刃所引起的破损失效,确定丝锥的可靠度对于自动化、高精密加工具有十分重要的意义。通过顺序统计量理论考虑丝锥受到冲击载荷的次数,并利用应力—强度干涉模型,以多次加工后切削刃上的最大扭转应力超过丝锥材料临界疲劳应力为失效判据建立高速钢丝锥的可靠度模型,并通过少量试验,结合蒙特卡洛法随机生成加工时分布在丝锥切削刃上的应力和丝锥材料临界疲劳应力,将得到的样本值进行比较,得出高速钢丝锥的可靠度。最终,通过恒应力加速试验对蒙特卡洛模拟法的计算结果进行了验证。

对焊高速钢丝锥的三硝水溶液整体淬火

由HSP15超硬高速钢刃部和45钢柄部堆焊的手工丝锥可在硬度高达48～52HRC的超高强度钢零件上攻螺纹。这种对焊丝锥的传统热处理工艺是刃部、柄部分别处理。后采用在三硝水溶液中整体淬火的工艺处理，从而简化了工艺过程，节省了能耗，消除了淬火油烟，而且丝锥的硬度和耐磨性比按传统工艺热处理的丝锥更好。改进后的热处理工艺已成功地应用于对焊丝锥的生产。

高速钢丝锥的切削性能

目前,丝锥主要采用高速钢制作。为了解钢的冶炼工艺和显微组织,如碳化物的尺寸和分布、晶粒度等,对丝锥切削性能的影响,采用喷射冶炼和粉末冶金HSF825K、HOP2030和HSF838高速钢制作了螺旋槽丝锥,检测了丝锥的硬度、显微组织和切削性能。结果表明:3种钢丝锥热处理后的硬度均高于66HRC,钢的碳化物的尺寸、圆整度和分布对丝锥韧性的影响比淬火、回火后的硬度和冶炼工艺的影响大。弥散、细小、圆整、均匀分布的碳化物有利于提高丝锥的韧性和切削性能。采用喷射冶炼的HSF825K钢制作的丝锥的切削性能最佳。

TV3高速钢及用其制作的丝锥的切削性能

高速钢是制作刀具的主要材料。目前,高速钢已从通用型向专用型发展。TV3钢一种用于制作丝锥的新型高钒高速钢,其红硬性和二次弥散硬化效果均优于M2高速钢。采用TV3、M2和M35钢制作丝锥,经正常淬火、回火后进行了切削性能试验。结果表明:TV3钢丝锥的优于M2钢丝锥,稍逊于M35钢丝锥。此外,从齿部是否易于损坏(俗称"烂牙")这一点评价,TV3钢丝锥与M3钢丝锥相当但优于M2丝锥。采用TV3制作丝锥具有很高的性价比。

丝锥用HYTV3高性能高速钢的耐磨性和可磨削性评价

介绍了河冶科技自主研发的丝锥用3V级HYTV3高性能高速钢与国外某厂3V级高速钢的性能。通过合金化设计、精准化工艺控制,HYTV3高速钢获得细小均匀的MC碳化物组织。通过改变磨削加工类型、砂轻材质、砂轮转速参数,对比了M2、HYTV3、M3、GV3、M35五种材质的耐磨性和可磨削性,证明HYTV3高速钢在保持良好耐磨性的同时具有优异的可磨削性。

丝锥用Nb微合金化TGM2A-S高速钢的开发

TGM2A-S钢(/%:0.85C、0.27Si、0.24Mn、0.026P、0.007S、3.98Cr、4.76Mo、6.09W、1.83V、0.12Nb、0.03RE)是在高速钢TGM2A的基础上添加微量铌和稀土开发的新型丝锥用高速钢。TGM2A-S钢的生产工艺流程为25 t EAF-30 t LF-VD(微合金化)-铸锭(700 kg)二火锻造(85 mm方)-连轧(Φ8 mm)-冷拉(Φ6.6 mm)-加工丝锥(M6)。结果表明,原工艺:3 t中频感应炉-ESR(280 kg锭)-二火锻造(85 mm方)-连轧(Φ8 mm)-冷拉(Φ6.6 mm)-加工丝锥(M6)生产的TGM2A钢中的O和N含量分别为35.4×10^(-6)和123.6×10^(-6),而改进工艺生产的TGM2A-S钢的O和N含量分别为15.7×10^(-6)和87.7×10^(-6)。TGM2A-S钢的丝锥切削寿命较电渣工艺生产的TGM2A钢提高20%;TGM2A-S钢的淬火晶粒为10.5级,电渣工艺生产的TGM2A钢的晶粒度为10级。

粉末高速钢丝锥剖析

通过化学成分分析、金相显微镜和扫描电镜等观察,对M12粉末高速钢丝锥进行了剖析。分析结果表明,丝锥中的碳和合金含量很高,其中Co和V含量分别高于10%(质量分数,下同)和4%,合金总含量超过了40%,钢质纯净,夹杂物很少。丝锥硬度高达70 HRC左右,表面经过Ti(C、N)涂层,厚度约2μm,与基体结合紧密,能够切削硬度高于50 HRC的超高强度钢。丝锥中的碳化物类型为M6C和MC,单颗碳化物直径≤3μm,分布比较均匀;但碳化物粘连现象较严重,并有部分沿奥氏体晶界延伸生长等过热缺陷,使丝锥脆性增大。这是由于钢中合金含量很高,碳化物数量多且细小,使其容易合并、长大、粘连。因此在粉末高速钢的生产过程中,应根据这些特点合理制定生产工艺并严格执行,避免产生过热,使粉末高速钢的高性能特点得到充分发挥。