PCBN刀具切削高温合金切削力试验分析

近些年来,航空制造业的巨大进步推动了高温合金,特别是镍基高温合金的高速发展。高温合金材料的难加工问题是目前制造业的难点,其在切削过程中存在切削力大、切削温度高等现象,直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命等,因此对切削力进行测量和分析是研究高温合金切削加工的有效途径。探究PCBN刀具切削高温合金切削力变化规律,首先阐述高温合金的材料特性及加工特点;其次设计并进行单因素和正交试验,探讨负倒棱对切削力的作用和影响规律,建立切削高温合金切削力预测模型;最后实现预测模型的优化,并与试验数据对比验证,为高温合金工艺参数优化起到参考和借鉴作用。

大型焊接筒节切削刀具的振动特性

为了研究大型焊接筒节切削过程中刀具的振动特性,首先,对切削振动的产生机理进行分析,建立大型焊接筒节切削过程动力学模型;然后,通过参照实际生产加工条件进行切削振动模拟实验,结合模型变化规律修正法对振动模型进行修正,从而验证模型在实际应用中对切削振动预测的可行性与精度保持性;最后,确定大型焊接筒节切削振动产生的临界条件,为进一步研究大型结构不稳定零件加工过程的振动规律提供理论支撑。

难加工材料-不锈钢高效车削技术及其刀具研究

不锈钢是不锈耐酸钢的简称,因其具有抗空气、抗蒸汽、抗水分以及抗酸等腐蚀的优良特性,被广泛用于航空航天、交通运输、石油化工以及核工业等领域。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-屑粘结和元素扩散等问题,是典型的难加工材料。首先对不锈钢的材质进行阐述;通过分析不锈钢切削加工特点,明确其难加工的本质原因;从刀具-工件匹配性、刀具结构-切削工况匹配性以及切削参数匹配性等方面进行研究,总结不锈钢高效切削刀具设计原则;最终,提出不锈钢车削专用刀具设计方法,研究数据以期为难加工材料的高效车削提供参考。

高压冷却下切削高温合金刀具应力分布研究

高温合金广泛应用于航空航天等领域,是一种典型的难加工材料。PCBN是一种超硬刀具材料,在加工高温合金时性能优异,但切削过程中存在刀具磨损和破损严重等现象。高压冷却是一种新的冷却方式,能够有效减小机械冲击,并影响刀具应力分布,因此研究高压冷却下的刀具应力分布具有重要意义。首先建立高压冷却下刀具应力模型,为高压冷却下刀具应力变化规律提供理论基础;其次采用有限元方法,对不同冷却条件、切削用量和冷却压力的刀具应力分布进行仿真结果分析,获得不同切削条件对刀具应力的影响规律;最后进行高压冷却试验,分析切削力、刀具应力分布及刀具破损变化规律,为高压冷却下高效加工高温合金和刀具优化等提供一定的技术基础。

硬质合金刀具前刀面粘结破损形貌的自由能分析

硬质合金刀具在加工2.25CrlMo0.25V钢材料时,刀具会发生严重的粘结破损。基于热力学理论,通过建立刀-屑接触区熵变、焓变的理论模型,提出了建立粘结自由能理论模型的方法,通过切削实验获取切削过程中刀具粘结破损形貌的相关数据,利用Matlab软件对理论模型的计算数据进行拟合,分析并得出了粘结自由能与刀具粘结破损之间在不同切削参数条件下的变化规律。结果表明粘结自由能可以用来衡量刀具粘结破损程度,研究结果为刀具粘结破损的深入研究提供参考。

断续切削高强度钢SKD61可转位刀片刀型匹配性研究

可转位钻头是将可转位刀片固定在刀体上实现孔高效加工的主流切削工具之一,而高温高压的工作环境要求其刀体具备优异的抗高温软化性能。SKD61由于添加了强化元素钒和钼具备优异的抗高温疲劳性能而被广泛应用于高性能刀体的制作。然而,高性能的刀体材料也给刀体的生产加工带来困难。通过采用不同刀型(S型、V型和R型)结合涂层与未涂层的试验方法对SKD61进行断续切削试验,分析不同刀型对此种工件材料的切削匹配性,并揭示工件材料与刀型的相互影响作用机制,为高性能刀型的设计与优化选择提供方法借鉴和数据支撑。

高压冷却下锯齿形切屑几何表征试验

理论分析了锯齿化程度、锯齿化频率与锯齿化步距等几何表征模型;在高压冷却条件下进行了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削GH4169镍基高温合金试验,并对不同切削用量与冷却液压力下的切屑进行试样制备及抛磨,以分析锯齿形切屑的形貌及表征;分析了不同切削参数下锯齿形切屑几何表征的变化规律。试验结果表明:随着切削速度、进给量和背吃刀量的增大,切屑的锯齿化程度和锯齿化步距增大,而锯齿化频率减小;随着冷却液压力的增大,切屑的锯齿化程度降低,锯齿化频率增大,锯齿化步距先增大后减小;在高压冷却条件下切屑的断屑能力得到了提高,且随着冷却液压力的增大,断屑效果进一步提高。

可转位刀片断屑槽断屑性能及其槽构技术研究

可转位刀片断屑槽具有促进切屑卷曲、折断和保护刀具的作用.在切削过程中,断屑槽通过对切削力、切削温度和切屑形态的影响,进而间接影响刀片的使用寿命.通过对具有多种断屑槽槽型的同一种刀片进行切削实验,应用高速摄影机分析切削区域切屑产生、流出、卷曲和折断过程.通过磨损测量仪观测断屑槽,并结合切屑形态分析,明确断屑槽合理几何参数;通过三维受力分析仪采集切削过程中的振动和切削力,揭示断屑槽对切削力的影响规律;综合切削参数、断屑槽几何结构和切削力三方面的因素,最终确立断屑槽槽型与进给量对切屑折断的作用机制.研究数据以期为断屑槽设计与应用提供数据支撑.

大悬伸状态加工水室封头重型铣削振动分析

针对大悬伸状态下加工水室封头产生的重型铣削振动,以重型铣削水室封头现场加工实验为基础,分析重型铣削振动产生的原因,并根据现场实验对工件已加工表面形貌进行对比分析。建立重型铣削刀具偏心跳动模型、刀具与主轴系统的轻微变形模型和进给系统刚度的模型,分析其对重型铣削瞬时切削厚度的影响,同时建立重型铣削力数学模型和铣削轨迹模型。分析重型铣削系统振动影响因素及规律,振动模型预测结果与实验结果吻合较好。该工作为进一步研究重型铣削振动特性提供依据。