用于高硬度模具钢SKD11的铣刀几何角度优化及试验

在切削淬硬模具钢SKD11中,为开发和选用与生产条件相匹配的具备优化几何角度的高性能铣刀,对专用于高硬度模具钢SKD11铣刀的几何角度进行了优化及试验分析.设计了4类不同几何结构的TiAlN复合涂层铣刀.从切削力、切削振动、切削变形、铣刀耐用度以及铣刀磨损机理等方面对这4类铣刀高速铣削SKD11过程进行了研究,综合评价其铣削性能,确定了在常用的高速加工生产条件下的优化铣刀.所选择的优化槽形铣刀具的寿命比之其他刀具延长3倍,在切削力和切削振动方面,该刀具具有最稳定的表现,而且大小较其他刀具下降70%.     

小直径平底铣刀铣削淬硬钢实验研究

淬硬钢以其优良的特性在模具行业中得到广泛的应用。但是在淬硬钢铣削过程中,其本身固有的极差的切削性能使得刀具磨损、破损非常严重,特别在小直径铣刀加工淬硬钢时影响更为突出。文中通过采用直径为2mm的TiAlN涂层硬质合金铣刀对S136淬硬模具钢进行中高速干式切削实验,分析了小直径涂层铣刀切削淬硬钢时切削速度、进给速度和切削深度对切削力的影响规律;提出在提高单位时间材料去除率并且要求切削力尽可能低的情况下,采取提高切削速度的策略要优于增加每齿进给量的策略;通过SEM观察刀具失效形态分别为刀尖破损、侧刃微崩、涂层烧伤与脱落和疲劳裂纹。为小直径铣刀的应用提供理论依据。     

木塑复合材料铣削加工表面粗糙度及其预测模型的研究

在木塑复合材料（WPC）的加工过程中,加工精度低、切削表面质量差等问题时有发生,而切削力和切削温度对刀具的寿命和加工表面质量有着非常重要的影响。采用硬质合金单齿柄铣刀对木塑复合材料进行铣削试验,研究主轴转速、进给速度、切削深度等切削参数对切削力、切削温度、加工表面粗糙度的影响。在试验数据的基础上,采用BP神经网络建立了WPC加工表面粗糙度的预测模型。结果表明,随着主轴转速增大,WPC的切削力减小,切削温度增大,表面粗糙度减小;随着进给速度增大,WPC的切削力增大,切削温度减小,表面粗糙度增大;随着铣削深度增加,WPC的切削力增大,切削温度增大,表面粗糙度逐渐增大。建立的预测模型具有较高的精度,能够用于WPC铣削加工表面粗糙度的预测,为提高WPC加工表面质量、刀具使用寿命提供了理论和实践指导。     

氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能

分析氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能,为氟涂层刀具在木材切削加工领域应用提供理论指导。利用CNC加工中心分别进行未涂层刀具和氟涂层刀具铣削饰面刨花板试验,采用工具显微镜和扫描电镜拍摄刀具前后刀面的磨损形貌,采用超景深三维显微镜对饰面刨花板的切削加工表面进行粗糙度测量,研究氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削性能。结果表明,在相同的铣削长度条件下,氟涂层刀具铣削饰面刨花板的后刀面磨损带宽度显著低于未涂层刀具的后刀面磨损带宽度,且随着铣削长度的逐渐增加,未涂层刀具磨损带宽度增加急剧,而涂层刀具磨损带宽度增大缓慢;氟涂层刀具主要为磨料磨损,可以有效减少胶黏剂和刨花颗粒产生的黏结磨损,且降低崩刃现象;在相同的铣削长度条件下,氟涂层刀具铣削饰面刨花板的切削表面粗糙度值明显低于未涂层刀具铣削饰面刨花板的切削表面粗糙度值,且铣削饰面刨花板的刨花层可显著减少表面毛刺和凹坑,且饰面耐磨层崩边较少。因此,氟涂层刀具铣削饰面刨花板可以有效降低刀具磨损,提高饰面刨花板切削表面质量。     

高速铣削航空薄壁铝合金表而粗糙度的研究

采用单因素试验方法,可以研究高速铣削铝合金材料时切削参数对加工表面粗糙度的影响.通过试验,找出了铣削速度、进给量和切削深度对表面粗糙度的影响规律,为指导企业生产提供一定的试验依据.     

基于制造特征的三轴高速铣削数控自动编程技术

运用面向对象技术,描述了待加工件的制造特征.利用模糊最大隶属原则,实现了加工区域几何制造特征的识别.以高速加工工艺数据库和范例库为支撑,采用IFTHEN规则和模糊匹配方法,提取出了适合高速铣削加工的工艺信息.提出了以切削时间短、加工成本低、表面质量高为目标的工艺方案寻优模型,该模型有助于形成成功的加工范例.依据已有加工范例和提取的工艺信息,实现了3轴高速铣削加工的自动编程.     

高速铣削系统稳定性动态优化新方法

考虑铣削过程中的自激振动和强迫振动,基于延迟微分方程的稳定性判定准则和强迫振动共振区的半带宽理论,提出一种铣削系统稳定性动态优化新方法.该方法通过选择切削参数和修改系统结构参数,在保证加工表面精度的前提下,获得大的稳定性材料去除率.其目标函数是材料去除率,约束条件是铣削过程稳定且非共振,动态优化变量是铣削系统的切削参数和结构参数.优化程序被阐明,实例分析结果显示,系统在稳定非共振条件下,加工时的材料去除率相比于优化前提高了18.86%.另外,为获得最大的稳定材料去除率和较好的表面精度,在铣削系统优化过程中,应同时考虑颤振稳定性和共振的影响.     

MXK3120单端铣机床加工工艺参数综合误差模型的构建及对铣削主轴结构参数的优化

为提高木结构梁柱材的加工精度,提升生产机床的加工性能,以MXK3120单端铣机床为研究对象,对机床整体进行综合误差建模,对其铣削主轴进行静态特性的多目标优化分析;通过对单端铣机床加工木梁柱材过程进行工艺分析和几何误差描述,建立了有无误差情况下的单端铣机床各运动轴间的变换矩阵,推导出单端铣机床加工精度的综合误差模型;运用有限元分析软件(ANSYS)对机床的铣削主轴结构参数进行响应面优化,对其静态性能、动态性能进行仿真分析,对比新建综合误差模型与原模型的差异。结果表明：铣削主轴具有良好的运动特性,能够满足MXK3120单端铣机床的工艺要求,且铣削主轴静态性能得到了显著提高。     

型腔尖角的轨迹优化

在铣削型腔尖角加工过程中,当环切法加工的行间距离比较大时,型腔尖角处将会出现加工残余.由于刀具与工件的接触线增加,使得尖角处铣削力增大.因此,采用了双圆弧过渡来处理型腔中的尖角,该方法能保证以尽可能大的行距走刀,缩短了加工时问,提高了加工效率,同时还可以清除尖角处的残余留量.尖角处刀具轨迹进行合理优化后,刀具沿着改进的轨迹快速运行,满足了高速铣削型腔的加工要求.最后,实验验证了该方法的有效性.     

竹材磨削表面粗糙度与胶合强度关系的研究

【目的】分析影响竹材磨削表面粗糙度的因素以及表面粗糙度与胶合强度的关系,为竹材胶合加工工艺的选择提供参考依据。【方法】采用探针法等,测定不同粒度（60,80,100,150和180目）砂带磨削加工后竹材的表面粗糙度、表面自由基数量和表面接触角,对磨削加工试件进行胶合强度试验,分析表面粗糙度、表面自由基和表面接触角等对胶合强度的影响。【结果】磨削砂带粒度过小和过大时,胶合强度均较低。本试验条件下,砂带粒度为100目时,磨削竹材的胶合强度最高（7.19 MPa）,表面润湿性也最好。此时,表面粗糙度评价指标轮廓算术平均偏差（Ra）、微观十点不平度（Rz）和轮廓微观不平度平均间距（Sm）分别为7.2,50.7和130.8 μm,表面自由基数量为3.3×10⁴ g^-1,表面接触角约15°。【结论】竹材胶合加工表面磨削时选择100目的砂带较为合理。     

土壤-耕具接触的有限元仿真分析

利用数值模拟结合正交试验设计方法,研究不同刀具楔角、耕作深度和土壤-耕具间摩擦因数对切削阻力的影响,及切削过程中土壤裂纹的扩展形态。模拟结果表明:当楔角一定时,随着耕深和摩擦因数的增加,裂纹长度随之增加且趋于平缓;当楔角和耕深不变,摩擦因数不同时,裂纹形态的扩展趋势不同;当楔角为20°,耕深为10cm,摩擦因数为0.45时切削力较小;而当楔角为25°,耕深为20cm,摩擦因数为0.70时切削阻力较大。楔角、耕深及土壤-耕具间摩擦因数都是影响耕作过程切削阻力大小的因素,而且因素间的交互影响不可忽视。不同因素水平下土壤切削过程产生的裂纹形态及切削力大小不同。     

基于偏最小二乘回归方法的木工刀具磨损分析与建模1）

对在不同切削条件下木材切削加工过程木工刀具磨损的多组试验数据,采用PLSR方法,根据变量重要性指标分析和因子载荷分析,从7个变量及其组合中筛选出了5个用于建模的自变量,以刀具磨损量作为因变量,建立了对所选自变量（切削速度 vc、切削路径lc、切削深度ae、刀具后角α以及刃磨角β等）的PLSR模型;采用建模数据覆盖的切削条件下的试验数据和建模数据未覆盖的切削条件下的试验数据,分别对模型进行了验证。结果表明,采用PLSR方法选择的自变量是合理的,所建立的木工刀具磨损的回归模型可以较满意地计算出不同切削条件下木工刀具的磨损量。     

铣削硬质纤维板时不同材料木工刀具的磨损形态

借助显微照相和对刀具磨损过程中的刀刃退缩量、刃口圆弧半径、前、后刀面磨损区的宽度、前、后角变化量以及负间隙等磨损参数的测量分析,研究了高速钢和硬质合金刀具在一般切削条件下铣削硬质纤维板时的磨损形态。结果发现,两种刀具的刀刃退缩量虽然都随切削路程的增加而增加,但磨损后的微观几何形状却各有特点:高速钢刀具在初期磨损阶段后,刀口圆弧半径基本不再加大,磨损主要集中在后刀面,表现为负间隙的不断加大;硬质合金刀具的刃口圆弧半径随切削路程的增加基本成线性增加关系,同时负间隙也不断加大。研究表明,可以用刀刃退缩量来表示刀具的磨损程度,以负间隙表示刀具的变钝程度,以磨损参数的集合来描述刀具的磨损形态。本文建议重磨应以刀具磨损后的微观几何形状变化为依据。     

毛竹切削力的研究

为合理制定竹材切削工艺,节约切削动力,该文利用传感器技术及信号分析技术,经切削实验研究了毛竹不同切面、密度、含水率等物理性质及刀具前角、切削量与切削速度等切削参数对切削力的影响.结果表明,由于竹黄部位维管束分布较疏,所需主切削力较小;竹青部位维管束分布密集,主切削力较大.端面切削主切削力最大,纵向切削力次之,横向切削力最小;竹材密度对切削力有明显影响,且呈正相关关系.随着含水率的增大,竹材韧性增加,所需主切削力增加;当含水率超过30%之后,主切削力随含水率的进一步增加而缓慢降低.刀具前角对主切削力的影响较为显著,随刀具前角的增大,所需主切削力明显减小.主切削力与切削量呈正相关关系.切削速度对切削力的影响不大.      

基于响应面法的不同锯料角锯齿的木材切削力模型

木材锯切为闭式切削,其中侧刃的作用不可忽视。为探寻锯切过程中侧刃对切削力的影响并将其量化,采用不同锯料角锯齿对樟子松Pinus sylvestris和水曲柳Fraxinus mandshurica做单齿切削力试验,利用响应面分析法中的四因素三水平的Box-Behnken Design（BBD）试验设计和建模方法,研究了锯料角、切削厚度、含水率和刀具前角等参数对切削力的影响,并建立切削力模型。结果发现:采用响应面法建立的木材切削力多元回归数学模型,可较为有效地反映切削力与各因素之间的关系（R2=0.92和R2=0.94）;在闭式切削过程中,锯齿的锯料角对切削力有一定影响,且随着锯料角的增加,切削力缓慢降低;切削厚度对切削力影响显著,其次是刀具前角,木材含水率、锯料角对切削力的影响最小。     

CrWMn钢激光相变硬化层的耐磨性

针对模具的主要失效形式——磨损失效,提出提高模具使用寿命的激光相变硬化技术.研究了CrWMn钢激光相变硬化层的组织、耐磨性及磨损机理.结果表明:激光相变硬化层的耐磨性较常规淬、回火处理的有明显提高;常规淬、回火+激光相变硬化层的硬化效果最佳,耐磨性最好.     

低温氮气油雾对陶瓷刀具加工镍基K424合金的影响

在于切削、低温氮气和低温氮气油雾3种冷却润滑条件下,通过Sialon陶瓷刀具和SiC晶须增韧Al2O3陶瓷刀具车削K424镍基高温合金的实验,研究了低温氮气及油雾对刀具磨损和表面粗糙度的影响,开发了一个新的冷却系统以获得低温氮气.试验结果表明,切深线沟槽磨损严重限制陶瓷刀具使用寿命,与干切削相比,使用低温氮气和低温氮气油雾增加了切深线沟槽磨损速率,但降低了已加工表面的质量.     

硬质合金刀具高速铣削航空铝合金时的磨损形态及磨损机理

对硬质合金整体立铣刀高速铣削加工航空铝合金时的刀具磨损形态及其磨损机理进行了观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,硬质合金整体立铣刀的磨损形态主要表现为涂层破坏、月牙洼磨损、微崩刃、剥落和破损等.磨损机理主要是粘结磨损、扩散磨损以及疲劳磨损.与常速铣削磨损机理的不同之处在于高速旋转形成的热、力耦合的应力场对硬质合金刀具的作用与冲击影响占主导地位.