不锈钢可加工性分析及其高效切削刀具技术研究

由于不锈钢中含有Cr、Ni、Ti和Mn等铁族元素,与硬质合金刀片中的Co元素属于同族元素,切削过程中容易产生刀-屑黏结和元素扩散等问题,是典型的难加工材料。以碳素钢45#为参考标准,从切削变形、载荷和加工硬化等方面分析不同种类不锈钢的切削加工性;进行刀具材质、结构和切削参数与不锈钢的切削匹配性研究,并进行参数优选;最后对不锈钢切削刀具的性能进行分析,提出不锈钢车削专用刀具设计方法,实现了高效切削和优异刀具使用寿命双重目标,研究数据以期为难加工材料的高效车削提供参考。

超重型切削过程硬质合金刀具高温力学特性

超重型切削过程中，刀具的高温失效是硬质合金刀具破损的主要形式之一。首先，通过理论分析、切削仿真及数学模型进行切削热产生过程分析，并研究切削温度对硬质合金刀具变形抗力的影响；然后，进行切削温度及材料高温硬度测量实验，实验结果验证模型有效，硬质合金和工件材料试块的硬度在1000℃时分别下降了28％和60％左右；最后，从刀具几何结构优化设计和复合涂层技术两方面提出超重型切削专用硬质合金刀具抗高温性能的提效措施，在5组切削参数下进行刀具寿命对比实验，优化设计的XF8刀具寿命是YT15刀具的2～5倍。研究结果可以为重型高效切削刀具技术的研究及推广提供借鉴。

高效加工技术及其在重型切削中的应用

针对难加工材料和复杂结构零件高效加工技术的研究成果和应用现状进行阐述,从高速切削和复合加工等方面,对高效加工应用和加工理论进行分析;以重型切削典型零件核电蒸发器大型水室封头为研究对象,根据其结构特点、材料特性和重型切削技术,分析其难加工性;最后结合高效加工技术,从加工工艺、加工刀具和加工机床等方面提出水室封头的重型高效加工技术。

PCBN刀具高速切削镍基高温合金切削力及刀具磨损试验研究

高速切削加工过程中切削参数的选择对刀具切削性能具有较大的影响。镍基高温合金因在高温条件下仍具有较高的抗疲劳强度、屈服强度、抗拉强度等特点,被广泛应用于航空航天、船舶、核电等行业。但是镍基高温合金的切削加工性能差,主要表现在切削力大、切削温度高、刀具磨损现象严重等方面。本文从切削速度、进给量、切削深度等切削参数对切削力的影响进行研究,同时对PCBN刀具磨损形貌进行分析。采用PCBN刀具进行高温合金车削试验,得到PCBN刀具切削高温合金GH4169时切削参数对切削力的影响规律,并探讨不同刀具磨损形貌产生的原因,为高温合金高速切削加工参数制定及工艺优化提供一定参考。

重型切削过程中硬质合金刀具扩散磨损行为研究

通过对重型切削过程中、高温高压环境下刀具的扩散磨损及粘结破损现象进行分析,并结合有限元仿真的方法,揭示重型硬质合金刀具产生磨损的机理,明确扩散磨损对重型切削刀具使用寿命的作用机制。通过理论分析,对硬质合金刀具扩散磨损规律进行定量描述。综合分析研究结果,在刀具技术和刀具材料选择方面提出了有效预防扩散磨损的技术措施,以期为大型筒节材料的高效加工和重型刀具的开发技术提供技术借鉴。

航空发动机整体叶盘高效盘铣加工技术与刀具应用分析

随着航空制造业的发展,对航空发动机关键零部件的质量提出更高的要求,由于其材料大多为难加工材料,并具有复杂结构特征,给加工制造带来了很大的困难。如何能高效、高质量地加工出这些复杂零部件是亟需解决的难题,而盘铣加工技术及其刀具应用则是解决这一难题的有效途径之一。本文首先对航空发动机部件整体叶盘的材料特性进行分析;然后,进行整体叶盘盘铣加工技术的探讨,对其可行性制造方法进行比较,明确高效盘铣加工技术在整体叶盘的加工中具有显著优势;其次,在对盘铣切削特点及其加工方式进行分析基础上,还就盘铣刀的应用及其失效形式进行探讨;进而,从盘铣刀具材料的选用、几何特征的特殊设计、刀片新型槽型开发等方面实现对刀具结构的优化设计。以上分析探讨将为解决整体叶盘的高效切削问题及航空航天领域核心零部件国产化提供参考。

可转位车削刀具结构设计的工程技术研究

金属切削过程中,刀具参与切削部分的最佳几何结构,对零部件的高品质加工、生产效率的提升以及刀具使用寿命的增加等方面均具有重要的影响。本文通过对可转位车刀片自身的几何结构(如:刀片外形、刀片厚度T_h、刀尖圆弧半径r及断屑槽形式等)和刀体综合几何结构(如:工作角度和紧固方式)两方面进行分析,提出了高性能可转位车削刀具结构设计的工程技术方法。研究可为新型可转位车削刀具的设计提供借鉴。

重型切削硬质合金刀具磨/破损的智能监测技术研究

重型切削硬质合金刀具磨/破损严重将导致其加工质量、生产效率的降低,以及生产成本的增加,因此对刀具的磨损状态监测就显得尤为重要。对近年来在学术期刊上发表的关于刀具磨损在线监测研究文献中采用的方法和技术作了简要的回顾,对整个智能刀具磨损监测系统作出了详细的分析。通过比较各种方法的优缺点,提出了多传感器信息融合技术将作为智能刀具磨损监测技术的主要研究方向。总结了目前刀具磨损监测系统存在的问题,并提出了相应的解决思路。通过借鉴普通切削加工刀具磨/破损监测技术,在重型切削过程中引入刀具磨/破损智能监测方法,可以解决以往重型切削需要通过预先频繁更换刀片的方式来保证工件加工质量的问题,在重型切削领域具有重要的应用价值和发展前景。

不锈钢切削专用可转位刀片构型的工程技术探讨

针对不锈钢难加工的技术问题,通过分析国内外不锈钢切削加工的技术现状及不锈钢的可切削特性,归纳总结出影响不锈钢可切削性的关键因素,探讨了不锈钢切削专用可转位刀片构型的关键共性技术。介绍了新型可转位刀片的构型技术要点,可为难加工材料的高品质加工刀具开发提供参考。

航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析

整体叶盘等复杂曲面零件是航空发动机中的核心零件,其数控加工技术中的关键是刀具轨迹的规划技术.本文针对当今国内外复杂曲面的数控加工刀具轨迹规划的研究现状和发展进行了分析.主要对复杂曲面数控加工中三种主要刀具的轨迹规划进行了对比分析,并对刀具轨迹规划中的关键技术进行了分析,包括:轨迹拓扑、轨迹参数、干涉避免和刀轴控制的算法理论和适用特点,并对刀具轨迹规划中的曲线插补和刀具组合方向进行了分析和展望,为后续研究提升零件数控加工效率和质量打下了基础.

航空发动机典型零件加工技术与刀具应用分析

随着国家科技的进步,航空制造业已成为衡量国家发达水平的重要因素之一.航空发动机是飞行器的核心部件,因此发动机典型零部件的加工技术与刀具应用对航空业的发展起着重要的作用.由于航空零件多为难加工材料,不但对加工技术有高的要求,对加工用的刀具要求更高.本文针对航空发动机典型零件材料及特性、加工技术的现状与刀具应用进行了分析;对航空典型零件加工用刀具材料及特性探讨,并结合刀具磨损对加工精确度的影响,对多轴高速加工刀具的磨损进行仿真分析,同时针对多轴高速铣削特点对航空航天钛合金零件的专用刀具进行设计,为今后我国航空发动机典型零件的高效、高精确度加工打下一定的基础.

亚微观倒棱切削刃对硬质合金刀片切削性能的影响特性研究

为了研究硬质合金刀片亚微观切削刃口形式对其切削性能的作用机制,针对断续切削过程中硬质合金刀具存在容易崩刃破损和脆性断裂等问题,选用两种不同牌号的硬质合金可转位刀片分别在多种亚微观刃口结构条件下进行断续切削实验,应用三维受力分析仪结合高速摄影机对切削过程中的冲击和切削力进行数据监测与收集,结合图形统计分析方法研究亚微观倒棱刃口对硬质合金刀片的强化作用机理,从而揭示不同切削刃口几何参数对硬质合金刀具使用寿命的影响规律,提出倒棱刃口参数与进给量的曲线化关系。研究结果表明:大进给量f条件下应选取较大的临界夹角βC,同时,倒棱夹角β要大,倒棱宽度L要小;反之,在小进给量f条件下,临界夹角βC和倒棱夹角β要小,倒棱宽度L要大。研究可为硬质合金可转位刀片的强化设计提供数据和技术支撑。

硬质合金刀具高温磨损过程机理分析

大型加氢筒节零件采用难加工材料,在加工过程中刀具常会因为高温高压而磨损失效,严重影响刀具寿命,阻碍生产率的提高。为了研究切削温度对硬质合金刀具磨损机理的影响,设计并进行了2.25Cr-1Mo-0.25V钢切削试验,分析不同切削参数下刀具的高温磨损机理,并通过有限元仿真方法进行了验证,获得不同切削参数下切削温度对刀具磨损的影响规律,为刀具的设计开发和切削参数的优化提供了理论参考。

微织构刀具研究现状

微织构刀具具有独特的刀面减磨槽设计,这使其在切削时具有抗磨损、减小切削力和切削热、增强润滑等有利于切削的各种性能,因此得到了国内外学术界和产业界的广泛关注。从微织构刀具对切削性能的影响、微织构的加工方式、分布方式、润滑方式、微织构对刀具强度的影响等几个方面,对现有刀具表面织构化技术的研究情况进行了梳理分析,为微织构刀具的设计、创新和发展提供系统的基础理论和有效实用的方法。

断续切削过程硬质合金可转位刀片破损行为研究

采用专用工件进行切削实验,借助三维受力分析仪和热成像仪分别采集机械和热冲击载荷,从而揭示刀片断裂行为产生的规律;通过电子显微镜观测刀片断口亚微观形貌特征,从而研究刀片破损失效机理;通过将切削速度和进给量进行区域性划分,明确硬质合金刀片安全切削的参数区域。研究数据可为硬质合金刀片的设计以及切削参数的选择提供方法、数据和理论支撑。

粘焊变质层对硬质合金刀具前刀面温度分布的影响

通过分析硬质合金刀具前刀面粘焊变质层几何参数和物理参数,采用拉普拉斯变换、逆变换以及热力学第一定律,并结合切削的实际工况,建立了刀具前刀面有无粘焊变质层的传热理论模型和有限元模型,并进行理论模型解算与有限元模型模拟仿真。结果表明,粘焊变质层的存在会影响刀具基体温度梯度变化,且仿真温度梯度变化通过理论模型得到了验证,解决了实验无法验证刀具前刀面温度梯度变化的问题。选用不同粘焊变质层厚度以及导热系数变化进行刀具内部温度分布数值模拟,获得了粘焊变质层对刀具前刀面温度分布的影响规律,并通过实验测量确定有粘焊变质层的切削温度与数值模拟值误差在10%之内,验证了有限元模型的准确性。

整体叶盘盘铣加工切削力及刀具磨损实验研究

本文对整体叶盘开槽粗加工时从切削速度、进给量、径向切深等切削参数对切削力的影响进行研究。选用正交实验的方法进行盘铣切削实验,得到切削参数对切削力的影响变化规律,并对刀具在切削过程中的磨损进行分析,进一步验证优化的切削参数,为整体叶盘的盘铣加工参数的合理制定与加工工艺的优化提供参考。

水室封头重型铣削加工刀盘与主轴系统振动模态分析

核岛AP1000蒸发器水室封头是当今世界应用最广、制造难度最大的第三代核电核心部件。重型铣削加工过程中的振动冲击与颤振,严重影响和制约了加工质量和生产效率。为研究水室封头重型铣削刀盘与主轴系统的固有振动特性,首先分析重型铣削加工振动产生特点,建立了专用机床(TK6920型数控落地镗铣床)与刀盘(Φ200R8圆弧刀片刀盘)的三维模型,进行有限元模态仿真分析;进而在生产现场进行模态实验,采集和处理数据并进行实验模态分析;通过对比实验数据与仿真模态分析结果,最后总结出重型铣削机床刀盘与主轴系统的固有振动特性,为研究重型铣削过程中振动特性奠定基础。

切屑折断分析及其直接断屑技术的研究

金属切削过程中,材料的去除是以切屑的形式完成的.切屑的形状受切削条件,如:切削速度、切削深度、进给量、工件材料以及刀具结构等因素的影响,而切屑形状又是影响工件加工效率的重要因素之一.首先将金属切削过程中产生的切屑分为理想型切屑和非理想型切屑;通过河流冲刷理论,假设切屑流摩擦刀片前刀面形成月牙洼的设想,提出理想断屑槽设计方法;通过切削实验,绘制断屑槽断屑特性曲线,从而揭示切削条件对切屑折断的作用规律,并进一步分析断屑槽的各种断屑机理.研究数据可为硬质合金可转位刀片的设计提供借鉴.

基于UG二次开发的深孔钻参数化设计

为优化BTA深孔钻,提高刀具设计效率,对BTA深孔钻进行了参数化设计,采用UG/Open软件建立了考虑机床、刀具、加工工艺等多种因素限制为约束条件的深孔钻结构参数,实现了基于UG二次开发的深孔钻参数化设计,并按照模型进行刀具试制,验证了参数化模型的有效性。