高速切削

摘要： 本文从轻量化变速器铝合金壳体的加工方案出发,研究了高速切削技术在刀具、机床、切削参数及加工经济性等方面的特点,并通过验证应用解决了铝合金壳体加工的效率提升问题。近年来,环保和燃油经济性要求促使汽车零部件产业向轻量化方向发展,我公司铝合金变速器相对于传统铸铁变速器市场需求大幅提升,如何针对铝合金壳体实现高速加工以便获得高效率、低成本及良好表面质量的加工方案是我公司近年来主要的工艺研究方向之一。

摘要： 针对低温液氮冷却下淬硬钢高速车削过程中切屑形成及刀具磨损机理尚缺乏相关研究的问题,开展了液氮冷却下的淬硬钢高速切削研究,并与干切进行了对比。分析了切削力、切削温度、切屑特征以及刀具磨损特征,讨论了冷却润滑、切屑形成及刀具磨损机理。结果表明:与干切相比,各组实验中低温液氮冷却切削的切削温度降低了6.9%~9.9%,因材料硬化使得切削力增大了10.1%~12.8%;低温液氮冷却下,切屑锯齿化程度相比干切明显增大,这与第一变形区应力应变更大、切屑形成存在从热塑性剪切失稳到周期性脆性断裂的过渡有关;低温液氮对切削界面的润滑降低了切削热,液氮强射流吹离了高热切屑,强传热换热能力可迅速置换切削区热量;与干切相比,低温液氮明显减小了黏结磨损,通过冷却增强刀体减缓了刀具微剥落,刀具寿命延长了28.6%~47.1%;低温液氮冷却下,黏结不再是主要磨损机理之一,磨粒磨损、冲击磨损为主要磨损机理,后刀面片状剥落和微崩刃为主要刀具破损形式。

摘要： KNG350磨齿机是卡帕耐尔斯集团为满足新能源汽车的齿轮磨削的要求而研发的。该款机型可以高精度、高效率地满足电动汽车的齿轮磨削。这台机器的外形设计是全新的,完全满足人体工程学,机器占地面积小,集成处理工件,将非生产时间降为最低,可以使用小蜗杆砂轮高速切削,基本配置包含在线测量和砂轮修整,装料完全自动化。

摘要： 缸体作为发动机核心零件,在以加工中心为主的柔性加工中,数控刀具的配置选型和优化是缸体加工质量和效率的保证。通过4D42ZL柴油机缸体试切削加工,为缸体加工选择了较合理刀具,为缸体切削加工提供了刀具整体解决方案,保证了缸体高质量及高效生产。

摘要： 高速切削技术作为先进实用的制造技术,在航空航天、国防工业、电子和精密机械等领域得到了广泛的应用,并展现出强大的生命力和良好的市场应用前景。首先对高速切削技术的概念进行了介绍,阐述了高速切削技术的优点与应用,然后从高速切削机理、高速切削关键设备技术和高速切削工艺技术等3个方面对高速切削关键技术进行了研究,最后从加强高速切削机理的深入研究等6个方面对高速切削技术的发展进行了展望,以期为我国高速切削技术的发展提供参考性建议。

摘要： 牙科手术朝着机器人精准医疗方向发展,有必要展开牙科高速切削研究。选择牙釉质切割和陶瓷切割这两种常见方式展开高速切削研究。所采用的长石基牙科陶瓷的力学性能与牙釉质的力学性能相近。建立了两种材料的切削基本力学性能换算关系,并进一步研究长石基牙科陶瓷高速切削的切削特征以及切削效率。实验结果表明,牙科陶瓷的切削力比牙釉质稳定,其切削力和扭矩随着进给速度的增大而增大,转速和比磨削能随着进给速度的增大而减小,切削速度随扭矩增大而近似线性下降。三层切槽比单层切槽和双层切槽具有更高的切削效率。所获得结果对口腔牙釉质切割和陶瓷切割手术具有一定的科学指导意义。

摘要： 为了获得能准确描述工件材料在高速切削过程中高温、高应变率、大变形耦合作用下的塑性流动行为的Johnson-Cook(J-C)本构参数,使其适用于高速切削仿真。采用响应曲面近似法和多目标优化方法对Ti-6Al-4V合金的J-C本构参数进行优化,并将其应用于高速切削模拟仿真。结果表明,优化后的本构参数能够在很广的切削速度范围内准确地描述工件材料在切削过程中的塑性流动行为,由此模拟得到的切屑形貌与平均切削力可以和实验结果很好地吻合。

摘要： 在科技的引领下,高速加工数控编程优势突出,渗透到了多个领域,为了满足现实需求,需要在CAM软件中,选择不同加工策略,合理应对高速加工的粗精加工。通过加工策略的选择,提升现有的工艺条件,从源头保证加工效率,提升加工质量。

摘要： 在航空制造领域,高温合金、钛合金、复合材料等难加工材料高效低损伤加工一直是制约行业产能的瓶颈问题。随着我国制造业的不断升级,智能制造、先进数控、先进刀具、先进冷却等前沿技术已在难加工材料加工方面得到了广泛应用,然而传统连续切削模式下难加工合金切削线速度仍未能得到实质性突破,限制了其产能的进一步提升。近年来,出现了高速波动式超声加工技术,该技术将传统连续切削模式升级为高速断续切削模式,不仅打破了传统振动切削技术的加工速度限,而且实现了难加工合金材料降力降热高速精细加工,大幅提升了其加工精度、表面完整性和加工效率。在简要概述高速波动式超声加工的提出背景和基本原理基础上,重点介绍了高速波动式超声加工技术在车削、铣削、制孔3方面的工艺原理、工艺效果和应用进展。最后,对高速波动式超声加工技术的工艺适应性优化和应用前景优势进行了展望。

摘要： 针对高速切削状态监测系统中采样参数设置不合理以及抗混叠滤波器存在滤波陡度导致输出的切削力信号频谱混叠问题,提出了一种基于频域近似稀疏的频谱校正方法。切削系统及采样过程中的非线性往往导致状态监测系统输出波形中含有主轴频率的高次谐波,在傅里叶矩阵上表现出明显的近似稀疏性(傅里叶系数中大多数元素的幅值近似为零,能量主要集中在若干个频率区间上)。通过仅保留频谱上若干个频率区间对其实现稀疏逼近,得到若干个频带子集,并利用欠采样混频原则计算出每个频带子集的真实频率范围,构造切削力信号的真实频谱进而恢复出真实的时间序列。根据频带子集时域波形特点,构造具有一般物理意义的线性调幅正弦波模型,通过对线性调幅正弦波仿真分析及高速铣削铝合金实验验证了该方法的有效性。结果表明,这种方法能够有效地恢复出测试信号的谐波信息,恢复信号与测试信号时域波形的相对包络误差小于4%。该研究成果为稀疏表示理论应用于欠采样信号分析提供了一定的工程技术支撑。

摘要： 锯齿形切屑是高速切削加工中典型特征,对切削力、切削温度和刀具磨损都有重要影响.针对目前对高速切削锯齿形切屑的研究主要采用光学显微镜和扫描电镜,存在实验时间长、成本高等不足,本文提出基于超景深显微镜的高速切削锯齿形切屑研究方法.采用干式切削方式在CNC车铣加工中心上对Ti6Al4V钛合金进行正交切削实验.采用日本基恩士VHX-1000超景深三维显微镜对不同切削条件下的切屑进行观测.采用小倍率对切屑的整个厚度范围进行观测,通过轮廓测量获得切屑的齿项高.采用大倍率进行观测获得齿顶高和齿根高的差H-h以及齿距Pc.根据公式即可求出锯齿化程度Gs.

摘要： 颗粒增强的轻质金属基纳米复合材料的高速切削过程,是一个多学科交叉的、热机耦合的复杂动态问题,涉及高度非线性弹塑性大变形、高温、高应变率、断裂失效、颗粒的剧烈碰撞和摩擦等一系列现象,而有限元数值模拟已成为研究复合材料切削过程规律的重要手段.基于ABAQUS/Explicit有限元工具,针对金属基纳米复合材料(MMNCs)建立了二维正交切削微观非均质模型,包括各组分的本构模型、断裂模型、摩擦模型、网格划分等方面的研究,尤其是基于ABAQUS平台中的Python语言编制了二次开发程序,实现了模型中纳米颗粒的随机分布与团簇(cluster)现象,解决了纳米颗粒数量众多带来的建模困难问题.接着,对MMNCs的高速切削过程进行了多因素分析,综合研究了各参数及其耦合作用对关键加工响应量的影响关系.这一数值仿真分析工作对新型先进复合材料高速切削加工机理与工艺优化设计提供了必要的技术基础,对其工业应用具有重要的工程指导意义.

摘要： 在现代先进制造工艺过程中,高速切削占据着非常重要的地位.在高速切削过程中涉及到高应变率、高速、大弹塑性变形、高温差、高热传导以及复杂的相变过程,所以对于高速切削的力学过程很难进行精确的解析计算.在使用有限元法数值模拟高速切削的过程中,往往遇到网格畸变导致计算中断的问题.继而无网格法得到了人们的进一步重视.物质点MPM(Material Point Method)法作为质点类无网格法的一种,由于其背景规则网格不存在网格畸变问题,所以非常适合于数值模拟计算高应变率、高速、大弹塑性变形等数值模型,非常适合模拟计算高速切削问题.本文利用物质点(MPM)算法,考虑到刚柔体接触算法、热传导算法、材料相变算法、热塑性材料计算算法以及修正的Johnson-Cook热粘塑性本构模型对高速切削过程进行数值模拟.对高速切削在相变情况下的计算结果和实验进行有效的对比,对以后进行的高速切削数值模拟有重要的参考价值.

摘要： 数控高速切削加工作为机械加工中最为重要的一项先进技术,是集高效、优质、低耗于一身的先进技术.高速切削加工是提高生产效率的众多途径之一,为提高数控加工的效率,许多飞机厂或发动机厂已采用高速切削加工来制造航空零部件.本文以DMG125U机床为例,以高速切削为技术突破口,通过某接头零件前后加工的方案对比,详细阐述高速切削的加工优势,高速切削在航空结构零件中的成功推广应用，缩短了零件加工时间、提高了刀具寿命、提高了零件的表面质量。但是当前对高速切削理论的研究却严重滞后于应用研究，至今仍有许多问题是知其然而不知其所以然，尚未形成比较完整的理论体系，这种状况阻碍了高速切削技术的进一步推广和应用。对基础理论的深入研究和完善，建立起完整的高速加工数据库，无疑会推动高速切削技术的进一步发展和应用。

摘要： 深孔及难加工材料加工技术山西省科技创新重点团队,带头人沈兴全教授,从1981年开始专门从事深孔加工技术的研究,2000年拓展开发钛合金复杂异形曲面加工技术的研究,逐步发展为难加工材料切削、深孔加工技术为特色的综合性研究团队.主要解决难加工材料、深孔加工中的关键问题,实现高效率、高精度、高可靠性、低能耗、低成本的加工.精密高效深孔加工装备技术是先进制造领域中具有前瞻性、先导性和探索性的技术，是深孔加工装备更新换代和新兴产业发展的重要技术储备。过去一年，团队通过对深孔加工高速切削技术、深孔加工精确导向技术、深孔加工颤振抑制技术、深孔加工高效排屑技术、深孔加工在线监控技术的进一步研究，大幅度提高了深孔加工的效率和精度，使本技术研究达到了国际先进水平。

摘要： TB6钛合金广泛用于飞机机身、机翼和起落架结构件.目前对Ti1023钛合金切削热力耦合机理及加工表面完整性等研究还需开展大量工作.研究工艺参数、冷却润滑条件对铣削力和加工表面质量的影响,对于建立航空材料高速切削工艺数据库具有重要意义.本研究建立切削力多元二次回归模型，采用F检验发现公式高度显著。低温冷风环境下进给量与其他参数间具有强相互作用，高温下材料表面塑性变形是影响已加工表面质量的主要因素。

摘要： 高速切削加工效率高,被广泛地应用于机械加工领域.但是,对于塑性变形能力较差的金属材料,如镁合金等,在其高速切削过程中容易产生锯齿状的切屑,从而导致刀具震动,影响高速切削的加工精度.约束挤压切削通过控制主剪切区的塑性变形程度,进而能够主动控制切屑的流动行为.对于钛合金、镍基高温合金等金属材料,动态约束挤压切削技术通过抑制主剪切区的塑性变形失稳,从而达到了抑制锯齿型切屑的目的.对于镁合金而言,其在高速切削过程中容易发生动态再结晶等行为,这些行为进而会影响切屑的形成过程和新加工表面的加工精度.切屑的形貌直接关系到新加工表面的加工质量.本文通过高速约束挤压切削技术,开展了系列的镁合金高速约束切削实验,再通过表面形貌的表征技术,研究了镁合金加工表面的加工质量.如下图1所示,在自由切削情况下,加工表面出现波纹状的形貌;随着约束挤压程度的增加,波纹状的形貌逐渐被抑制;当约束挤压因子超过一个特定值时,波纹状的表面形貌消失,出现相对光滑的加工表面.进一步地通过理论分析,揭示出镁合金加工精度是受主剪切区塑性变形的特征失稳时间和次剪切区塑性变形的特征失稳时间两者相互竞争的结果,当主剪切区塑性变形的特征失稳时间小于次剪切区的特征失稳时间时,出现波纹状的加工表面;反之,则出现相对光滑的加工表面.详细的研究成果见文章.

摘要： 该项目系统研究了高速切削切削力和切削热对加工表面残余应力的影响机制,尝试了切削过程多尺度有限元建模和切削表面物理性能的表达方法,探索了相变机制钛合金高速切削中的切屑形成、断裂过程和表面残余应力的影响机理.基于自洽方法,构建了钛合金Ti-6Al-4V耦合相变机理的材料本构方程和断裂失效准则,并将其应用于高速切削残余应力的有限元仿真计算中.完成了微量润滑、低温、干式切削条件下残余应力的解析建模方法.

摘要： 本文详细分析了在飞机的研制中,大型复杂长桁研制存在的主要技术瓶颈,以及长桁由传统加工工艺向国际先进的专业化高效加工技术转型中的关键技术环节,研究并总结出以自动化液压装夹技术、复杂长桁工艺设计、弱刚性结构高速切削等技术为基础的大型复杂长桁专业化加工技术,为中国大型复杂长桁技术的突破奠定基础.

摘要： 传统的成型模具冷却水路加工往往依赖于钻加工,加工中必须避免干涉到模具机构,钻加工方式是直线型的,不能均衡地降低模温,无法解决制品成型中许多缺陷.为此,分析了模具中异形冷却水路的原理,阐述了加工制造过程.结合浇口套实例,介绍了金属粉末激光造型复合加工技术在模具中应用.

摘要： 提供一种负型切削镶刀，以及使用所述切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，刀头更换式旋转切削工具系统以及切削加工方法，负型切削镶刀具有四个粗加工用长边切削刃部和四个精加工用短边切削刃部交替连结而成的切削刃，若装配在粗加工用工具主体上就可进行粗加工，若装配在精加工用工具主体上就可进行精加工。将这种切削镶刀在用于粗加工或精加工后，再装配到精加工用工具主体或粗加工用工具主体上，就可进行精加工或粗加工，从而能够不遗漏地使用切削刃全周。

摘要： 本发明提供一种切削镶刀、具有该切削镶刀的切削工具、以及使用该切削工具切削被切削件的切削方法。本发明的切削镶刀具有上表面、下表面、位于所述上表面与所述下表面之间的侧面、位于所述上表面与所述侧面的交线部的上切削刃、位于所述下表面与所述侧面的交线部的下切削刃。所述侧面具有：沿厚度方向延伸至所述上表面且将所述上切削刃截断成多个分割上切削刃的至少一个上凹部、沿厚度方向延伸至所述下表面且将所述下切削刃截断成多个分割下切削刃的至少一个下凹部。所述至少一个上凹部与所述至少一个下凹部经由沿宽度方向连续的厚壁部相互隔离。

摘要： 本发明提供一种切削工具，所述切削工具具备：第一切削镶刀，其具有连接第一上表面与第一下表面的第一侧面、位于第一上表面与第一侧面的交叉部的第一切削刃及位于第一侧面且以截断第一切削刃的方式到达第一上表面的第一槽部；第二切削镶刀，其具有第二上表面、第二侧面、位于第二上表面与第二侧面的交叉部的第二切削刃及位于第二上表面中第二切削刃侧的端部的切削刃强化部；刀夹，其安装第一切削镶刀和第二切削镶刀，第一切削镶刀及第二切削镶刀以第一切削刃及第二切削刃位于刀夹的外周侧、第一下表面与第二上表面接近、并且切削刃强化部的旋转轨道与第一槽部的旋转轨道一部分重叠的方式安装于刀夹。

摘要： 本发明提供一种切屑排出性优异的切削镶刀。根据本发明的切削镶刀，凹槽(21)的底面具有第一底面(211)和第二底面(212)，第一底面(211)与切削刃部(5)连续，第二底面(212)位于与第一底面(211)相比远离切削刃部(5)的一侧且比第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部的假想延长线(L1)低的位置。进而，在俯视下，一对倾斜面(23)位于与第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部相比远离切削刃部(5)的一侧。因此，生成的切屑一边沉入被形成为比第一底面(211)的假想延长线(L1)低位的空间一边卷曲，由此切屑的卷曲的直径变小。其结果是，切屑的排出方向稳定，从而切屑的排出性变得良好。

摘要： 本发明提供一种切削镶刀，具有：上表面、下表面、连接所述上表面和所述下表面的侧面、位于所述上表面和所述侧面的交叉部的切削刃、以及位于所述侧面并自所述上表面朝向所述下表面延伸且将所述切削刃截断的槽部，所述槽部具有第一边缘部及第二边缘部，所述第一边缘部及第二边缘部位于该槽部的宽度方向的边缘部且自所述上表面朝向所述下表面延伸，从侧面看，所述第一边缘部具有第一分离部，该第一分离部位于所述上表面侧且随着靠近所述下表面而远离基准线，该基准线穿过所述槽部的宽度方向上的中点并大致垂直于所述下表面，并且，从侧面看，所述第二边缘部具有第二分离部，该第二分离部位于所述上表面侧且随着靠近所述下表面而远离所述基准线。

摘要： 本发明提供一种切削镶刀、具有该切削镶刀的切削工具、以及使用该切削工具来切削被切削件的方法。本发明的切削镶刀具备：位于上表面与下表面之间且具有延伸至上表面的上凹部的侧面、位于上表面与侧面的交线部且由上凹部截断而成的多个分割上切削刃。多个分割上切削刃的每个具有第一端部及第二端部，并且以从第一端部朝向第二端部而接近下表面的方式倾斜。多个分割上切削刃具有相互邻接的第一分割上切削刃及第二分割上切削刃。第二分割上切削刃的第一端部在侧视下位于比第一分割上切削刃的延长线和通过第二分割上切削刃的第一端部且与切削镶刀的中心轴平行的线的交点更加靠上方，并且位于与第一分割上切削刃的第二端部相同位置或下方。

摘要： 提供一种负型切削镶刀，以及使用所述切削镶刀的刀头更换式旋转切削工具，刀头更换式旋转切削工具系统以及切削加工方法，负型切削镶刀具有四个粗加工用长边切削刃部和四个精加工用短边切削刃部交替连结而成的切削刃，若装配在粗加工用工具主体上就可进行粗加工，若装配在精加工用工具主体上就可进行精加工。将这种切削镶刀在用于粗加工或精加工后，再装配到精加工用工具主体或粗加工用工具主体上，就可进行精加工或粗加工，从而能够不遗漏地使用切削刃全周。

摘要： 本发明提供一种切屑排出性优异的切削镶刀。根据本发明的切削镶刀，凹槽(21)的底面具有第一底面(211)和第二底面(212)，第一底面(211)与切削刃部(5)连续，第二底面(212)位于与第一底面(211)相比远离切削刃部(5)的一侧且比第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部的假想延长线(L1)低的位置。进而，在俯视下，一对倾斜面(23)位于与第一底面(211)的远离切削刃部(5)的一侧的端部相比远离切削刃部(5)的一侧。因此，生成的切屑一边沉入被形成为比第一底面(211)的假想延长线(L1)低位的空间一边卷曲，由此切屑的卷曲的直径变小。其结果是，切屑的排出方向稳定，从而切屑的排出性变得良好。

摘要： 本发明提供一种切削镶刀、具有该切削镶刀的切削工具、以及使用该切削工具来切削被切削件的方法。本发明的切削镶刀具备：位于上表面与下表面之间且具有延伸至上表面的上凹部的侧面、位于上表面与侧面的交线部且由上凹部截断而成的多个分割上切削刃。多个分割上切削刃的每个具有第一端部及第二端部，并且以从第一端部朝向第二端部而接近下表面的方式倾斜。多个分割上切削刃具有相互邻接的第一分割上切削刃及第二分割上切削刃。第二分割上切削刃的第一端部在侧视下位于比第一分割上切削刃的延长线和通过第二分割上切削刃的第一端部且与切削镶刀的中心轴平行的线的交点更加靠上方，并且位于与第一分割上切削刃的第二端部相同位置或下方。

摘要： 本发明提供在高速切削加工中硬质被覆层发挥优异的耐磨性的表面被覆切削工具部件。是在碳化钨基超硬合金基体或碳氮化钛系金属陶瓷基体或立方晶氮化硼基烧结材料的表面，以1－15μm的整体平均层厚物理蒸镀Al与Ti的复合氮化物构成的硬质被覆层而成的表面被覆切削工具部件，其中，用下述硬质被覆层构成该表面被覆切削工具部件的硬质被覆层，所述硬质被覆层沿层厚方向隔给定间隔交替地重复存在Al最高含有点(Ti最低含有点)和Al最低含有点(Ti最高含有点)，并且从Al最高含有点到Al最低含有点、从Al最低含有点到Al最高含有点，Al(Ti)含量具有连续变化的成分浓度分布结构，而且，Al最高含有点满足组成式：(AlXTi1－X)N(其中，用原子比表示，X表示0.70－0.95)，Al最低含有点满足组成式：(AlYTi1－Y)N(Y表示0.40－0.65)，并且相邻的Al最高含有点和Al最低含有点的间隔为0.01－0.1μm。