工件材料可切削性对可转位硬质合金刀具加工经济性影响规律研究

用2种不同牌号和不同槽型的硬质合金刀具分别对优质中碳钢45#和GCr15轴承套进行切削实验,通过应用金属切削原理结合加工经济学分析方法,对零部件的可切削性对生产效率、生产成本的作用机制进行研究,从而揭示其对后两者的影响规律性;通过切削实验,探究刀具使用寿命、工件可切削性系数和整体硬度的内在联系。研究表明:当工件可切削性系数提高、刀具使用寿命延长以及工件硬度降低时,其加工成本将呈指数化降低,同时生产效率也会成倍提高。研究获得刀具使用寿命与加工经济性的量化关系曲线,从而实现切削过程最优化的可量化目标。研究数据和研究方法可为切削过程优化、刀具设计与优选提供方法和数据支撑。

微织构刀具磨损的研究现状

源于仿生摩擦学之表面改性技术的表面微织构,随着激光加工、光刻等加工技术的发展,因其良好的减磨,耐磨性能在诸多方面得以应用。近年来的微织构刀具即是微织构在切削领域的应用,大量的研究发现微织构刀具在切削时减磨效果较好,这对于提升刀具的寿命、提高工件精度和节约成本具有重要的意义。这里对不同微织构参数、形貌,不同材质的微织构刀具在不同切削条件、切削参数下的减磨机理,磨损性能进行了总结,根据现存问题提出了新的研究方向,为微织构刀具的应用提供参考。

高硬铸铁高效切削工程技术探讨

冷硬铸铁和抗磨合金铸铁是两种典型的高硬铸铁,其抗高温、抗磨损、抗腐蚀、脱磁及抗低温等综合性能极大地抑制了刀具选择的自由度。随着零部件高效能切削技术的发展,实现此两种典型高硬铸铁的高品质加工便迫在眉睫。本文分析了国内外学者对铸铁加工技术研究现状,发现铸铁切削技术研究主要还是集中在硬质合金、PCBN、陶瓷等刀具的切削加工或磨削技术方面,而针对高硬铸铁高效能切削技术方面,尤其是专用可转位刀片及其切削技术方面的系统化阐述还不够完善;其次,从刀片结构、刀片材质和切削参数三方面探讨实现高硬铸铁高效能加工的技术措施,推荐硬质合金刀具工作前角为0°~5°、主偏角Kr≤45°、刃倾角λ≤-6°,同时采用专用的断屑槽结合中等切削参数(以加工形式为判定标准);最后,针对不同刀片选用情况提出与之相匹配的几何参数和切削参数。研究可为高硬铸铁的高效能加工提供参考。

仿生球形凹坑表面形态对旱地洋葱插秧机高速齿轮动力学特性的影响分析

分插机构中高速齿轮的传动性能直接影响着旱地洋葱插秧机的插秧精度与使用寿命。以工程仿生学和有限元理论为基础,为实现齿轮的参数化建模,在SolidWorks软件中建立了高精度齿轮模型,运用ANSYS Workbench软件分析了仿生球形凹坑表面形态齿轮的动力学性能。通过对普通齿轮和仿生球形凹坑表面形态齿轮(仿生齿轮)进行模态分析及静力学分析,分别计算出前10阶固有频率及振型,同时分析了其接触应力与应变状态,并用nCode软件对仿生齿轮和普通齿轮进行了疲劳寿命分析。结果表明,相对于普通齿轮,仿生齿轮的各阶最大振幅更小,其固有频率数值和范围明显减小,整体趋势更加平稳。仿生齿轮可改善接触应力分布状态,减小接触应力,还能存储磨屑并形成局部油池,从而降低齿轮的磨损程度。仿生齿轮的最大疲劳损伤和最小疲劳寿命相对于普通齿轮分别减小了27.64%和增大了38.16%,有效改善了齿轮的力学性能,提高了齿轮传动的可靠性和使用寿命。

微切削条件下典型玻璃态合金Fe40Ni40P14B6切削特性及其切屑生成机理研究

玻璃态合金是一种内部原子排列不存在长程有序的合金,由于具备高强韧性、耐腐蚀性以及优良的磁性而受到广泛应用。采用数值仿真结合引入绝热模型的研究方法对典型玻璃态合金Fe40Ni40P14B6切削过程的变形状态和切屑生成两方面进行分析,结果表明切削过程中初始绝热变形和周期性载荷促使切削区域形成局部剪切带而产生片层状切屑。采用微型PCD刀具在微切削条件下进行切削试验,借助无线测力系统采集切削过程中的载荷作用情况,并通过高速摄影机监测刀具工作状态。拾取切削过程中微型切屑样品,借助SEM观测分析切屑的亚微观形貌特征,试验结果与数值仿真结果相近,从而揭示微切削条件下玻璃态合金的切削特性及切屑形成机理。研究数据可为微型刀具的开发提供借鉴。