钛合金切削加工技术研究进展

钛合金是典型的难加工材料,加工时刀-屑接触面积小、应力大、温度高,刀具粘结磨损、扩散磨损严重。刀具材料的合理选择是应对钛合金加工的首要问题,含钛刀具在高速下可以用于切削钛合金。在一定条件下刀具表面形成稳定的钛合金粘接层,可以起到抑制磨损的作用。随着数值计算理论和软件工具的不断发展,切削过程仿真和预测必将在钛合金切削加工理论和技术的研究中起到越来越重要的作用。     

钛合金材料的切削加工及专用刀具开发

本文主要针对多种典型钛合金的车削、铣削和钛合金剥皮与平头等3种加工方式从高速切削加工中切削刀具、材料切削性能评价、切削加工机理、建模仿真及工艺优化等方面进行阐述。     

21世纪的切削刀具

从材料、制造工艺等方面论述了切削刀具材料的演变及在制造设计方面的进步,并提出了21世纪切削刀具的发展趋势。     

切削难加工材料的刀具选择

随着刀具技术的发展和新型刀具材料的出现,金属切削技术也在不断提高,各种切削技术相继用于加工不锈钢、钛合金、淬硬钢等难加工材料。目前,难加工材料的切削效率还很低,如何有效提高难加工材料的切削效率,降低加工成本,是当前制造业亟待解决的问题之一。     

微织构刀具切削钛合金的研究进展

针对钛合金切削加工过程中切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,近年学者们尝试采用微织构刀具来解决。本文综述了微织构刀具在钛合金切削加工中的应用,分析了微织构刀具在改善表面质量,降低切削力、刀具磨损、摩擦因数和切削温度等方面的切削机理,并指出微织构刀具切削钛合金存在的问题。     

超硬刀具高速切削钛合金研究进展

国内要在超硬刀具高速切削钛合金关键技术方面取得突破,须通过进一步合理地选择刀具材料及几何参数,优选切削用量,针对不同的加工对象制定相应的加工工艺规范,最终高效率地加工出表面完整性优异的航空零件。     

航空难加工材料切削加工中的关键应用技术

航空难加工材料由于其常温和高温机械性能优越,使其切削性很差。其切削加工具有以下特点:切削力大、切削温度高,加工硬化现象十分严重,切削时容易粘刀、刀具磨损剧烈,刀具寿命低。选择适宜的切削用量数据对于提高切削效率、延长刀具寿命、保证产品质量显得尤其重要。多年来,国内外很多研究机构都在竞相进行针对难加工材料切削数据库的研究开发工作。但是还少有在难加工材料领域非常成功的案例。     

用于钛合金零件加工的机床与刀具——俄罗斯钛合金零件机械加工技术综述

简要介绍了钛合金零件机械加工的特点 ,综述了几种俄罗斯钛合金零件机械加工中所用的NC机床、刀具参数及切削规范 ,并指出了提高钛合金零件NC加工效率及切削刀具稳定性的方法     

针对难加工材料(ISO-S材料)的专用槽形

在金属加工中,有些材料特别难以切削。例如,ISO-S材料组中的两个子类钛合金和高温合金就是难切削材料。根据试验,在相同切削条件下,这两种材料的切削机理是完全不同的。在实际应用中,钛合金和高温合金常常使用相同类型的刀片进行加工。但在ISO-M材料(不锈钢和耐腐蚀钢)的切削中已经得到了证明:所用的刀具材料和槽形需要有所区别才能更高效。     

高速切削刀具新技术

高速切削已经成为切削加工的主要发展方向。为真正实现切削加工的高速化,不仅要研究开发与高速切削相适应的刀具材料,还要不断改进刀具结构及刀具监控系统。本论坛汇集专家、用户和厂商等多方观点,力求为高速切削刀具的发展和应用提供一些借鉴。     

未来刀具

刀具技术在航空制造等领域进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的新阶段。不断寻求开发新型刀具材料、优化刀具结构设计、研究刀具涂层技术以及先进切削润滑冷却工艺成为迫切要求。     

高温合金切削中刀具的合理选用

刀具材料是刀具几何设计和加工工艺参数选择的基础.刀具材料是推动当今高速切削技术发展的关键技术之一,刀具材料的超前发展为高速切削加工工艺的发展创造了重要的条件.     

钛合金TC4高速切削刀具磨损的有限元仿真

借助有限元方法对切削钛合金时硬质合金刀具的磨损进行了仿真.首先,根据钛合金切削时刀具磨损机理,建立了能够综合反映粘结磨损、扩散磨损及磨粒磨损的磨损率模型;通过增大传热系数、平滑节点磨损值等方法,解决了刀具磨损过程中切削温度场的仿真、内部网格的调整及刀具表面轮廓的光滑处理等一系列问题,结合磨损子程序建立了预测刀具磨损的有限元模型.然后,通过切削实验对有限元模型的有效性进行了验证,结果表明:所建立的有限元模型能够较准确的预测刀具前刀面磨损及其磨损形貌.最后,对高速切削钛合金条件下的刀具耐用度进行了预测,预测结果表明:随着速度的增加,刀具会快速磨损,切削速度为300 m/min时刀具寿命仅为130 m/min时的1/3.因此,切削速度的选择要综合考虑切削效率与刀具寿命这两个因素.     

高效低损伤高速波动式超声加工技术进展

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...     

未来刀具

面对日益增多的难加工材料,刀具行业将把重点放在研发新的刀具材料和更合理的刀具结构上。高性能的刀具材料、精密和超精密加工刀具、适应性超强的柔性化刀具、高速切削刀具、环保型刀具将是未来刀具的主要发展方向。     

读来读往

成功举办的CIMES2012带来了世界机械加工行业的系列先进技术与产品,紧跟切削加工发展的新形势,本期特别推出了栏目异彩纷呈的刀具专刊。专稿中,山东大学李士鹏分析了MeSiN刀具涂层的研究现状及发展趋势;封面文章介绍了山特维克可乐满刀具在钛合金铣削方面的新进展;论坛分析了难加工材料切削加工的特点、刀具选择及发展趋势";刀具设计"、"刀具应用"、"刀具监测"及"技术前沿"栏目从科研单位、用户和厂商等多角度出发,分析了刀具设计、应用、监测的新技术及难点,并提出了解决     

微织构刀具对钛合金切屑形成影响的仿真研究

针对微织构刀具对钛合金Ti6Al4V切屑形成以及微槽二次切削机理分析的不足，通过建立热-力耦合仿真模型对比研究不同微织构刀具、微织构几何尺寸以及切削速度对切屑形成的影响规律。数值仿真结果表明：微织构刀具更有利于断屑，二次切削作用使切屑的弯曲半径变大，微织构可以减小刀屑之间实际接触面积，降低切削温度。增大微织构宽度可以增强微槽的二次切削作用，利于断屑，但应注意其对刀具强度的削弱作用，而增大相邻微槽间距则会出现相反的二次切削作用机制。提高切削速度对各刀具均有利于断屑，弧形微织构刀具的降温效果最好，V形微织构刀具次之，矩形微织构刀具降温效果最差。研究结果对进一步理解微织构刀具对钛合金切屑的二次切削作用机理提供一定参考。     

先进刀具技术现状分析及发展趋势

高速切削作为先进制造技术的一项全新的共性基础技术,已经成为现代切削加工技术的重要发展方向。先进刀具在机械加工中起到了越来越重要的作用,选择合理的刀具材料、涂层及几何参数将是实现高效切削加工的关键。因此,刀具作为切削加工工艺系统中最活跃的因素已经成为实现高速切削加工的必要条件。     

表面织构刀具的研究现状与进展

国内外相关研究学者采用电火花、光刻、激光等加工技术在硬质合金、高速钢等刀具上制备了尺寸从微米级到纳米级的多种表面织构,研究了其切削加工钢、铝合金、钛合金等工件材料的切削性能,结果表明表面织构刀具在改善刀-屑接触面摩擦润滑状态、降低切削力和切削温度、延缓刀具磨损方面具有显著的效果。     

钛合金TC4粗加工刀具优选及切削参数优化

针对市场上一些适用于钛合金粗加工的立铣刀,进行了刀具优选的切削试验,选用单元材料可变加工成本作为刀具优选评价指标,对刀具的切削性能进行了量化评价。优选试验结果表明,价格低廉的焊接式硬质合金立铣刀用于钛合金粗加工的性价比较高,整体式硬质合金刀具用于钛合金粗加工并不经济。使用单因素试验法对优选出的刀具进行切削参数优化试验,得到了焊接式硬质合金立铣刀粗加工钛合金时较适用的切削参数范围。同时以不同的加工效率为约束,以单元材料最小加工成本为优化目标函数,对刀具的切削参数进一步优化,使用遗传算法对优化模型进行求解。优化结果显示,焊接式硬质合金立铣刀的加工效率不宜太大,优化得到了刀具较经济的加工效率和较理想的切削参数。