硅铝合金表面缺陷形成机理及其加工工艺优化研究进展

硅铝合金是电子封装和汽车领域广泛应用的一类重要材料。硅铝合金在切削加工中存在加工表面质量差和刀具磨损严重等问题。研究硅铝合金在切削加工过程中产生的表面缺陷和切削刀具适配性,是提升硅铝合金的可切削加工质量的技术关键。本文针对切削加工硅铝合金表面缺陷的形成机理、控制方法以及刀具材料选择及磨损机理进行了系统的阐述,并对该领域今后的发展趋势进行了展望。     

切削加工刀具磨损及其预测建模技术研究进展

刀具磨损不仅影响工件加工表面质量和加工精度,而且频繁地换刀还会降低加工效率、增加生产成本,通过研究刀具磨损机理,影响刀具磨损的因素以及刀具磨损预测模型建模技术,为降低刀具磨损提供技术支持。对切削加工过程中刀具磨损及其预测建模技术的研究进展进行了综述。首先,基于近年来刀具磨损机理研究进展,分别对几种主要刀具磨损机理的表现形式及特征进行了分析。其次,重点论述了切削加工过程中切削参数、刀具几何参数、刀具和工件材料特性及加工方法等因素对刀具磨损影响规律,总结分析了刀具磨损预测建模方法和形式。最后,结合制造业绿色节能的发展理念和高速发展的计算机技术,指出降低刀具磨损的加工方法和刀具磨损预测建模技术的未来发展方向。     

高体积分数SiC_p/Al复合材料精密车削加工工艺技术

针对高体积分数铝基碳化硅材料车削加工过程中出现的刀具磨损严重、寿命低、切削难度大、零件质量难以保证等问题,采用聚晶金刚石刀具(PCD刀具)对其进行精密车削工艺实验,并利用扫描电镜、粗糙度仪、圆度仪等设备对已加工表面和刀具磨损形态进行观察分析研究。研究表明:刀具材料、切削速度、切削深度和进给量是影响高体积分数SiC_p/Al复合材料加工质量的主要因素。当切削速度在25~40 m/min、切削深度在25~35μm和进给量为25μm/r的PCD车刀时,切削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得到表面粗糙度为0.58μm和圆柱度为0.91μm的加工表面。     

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。     

难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用

利用刀具磨损检测技术,拍摄刀具后刀面磨损图像,以磨损图像为基础,分析刀具磨损状况、确定刀具磨损量,然后采用离散刀具磨损过程与有限元仿真相结合的方法实现长时间切削刀具磨损的仿真。对刀具磨损检测仪的原理、构成及检测过程等做了简要介绍,并对其在难加工材料切削参数优化、新刀具选用试切方面进行了初步应用。     

陶瓷刀具切削难加工材料技术通过鉴定

陶瓷刀具切削难加工材料技术通过鉴定南京航空航天大学机械工程系完成的＂陶瓷刀具切削难加工材料技术＂，日前通过了由中国航空工业总公司组织的技术鉴定。课题组对陶瓷刀具切削镍基高温合金沟槽磨损形成机理从切削试验、扫描电镜分析、有限元分析等方面进行了深入的研究...     

技术造就品质理念成就卓越--本刊主编刘柱与巴索国际贸易(上海)有限公司总经理姚雪对话

众所周知,切削液是金属切削加工重要配套材料,具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用,对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果.近年来,切削液技术发展很快,切削液新品种不断出现,性能也不断改进和完善.     

提高刀具耐用度的又一途径——消除热电磨损研究

一、概述 如何减少刀具磨损以提高刀具耐用度是金属切削加工的基本研究课题之一。特别是在航天、航空工业中,大量应用各种高强度难加工材料,研究此课题则更具有重要意义。刀具磨损是由机械、热、化学及金属冶金特性等所引起的,同时,加工时的热电效应也是影响刀具磨损的重要原因之一。金属切削过程中,由于工件和刀具的材料不同,在切削热的作用下,接触处会产生一个接触电势,如图1中的Ea、E_bo同时在刀杆和工件上,由于切削热的传导作用(即有温度梯度)会产生一个温差电势,     

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。     

从刀具磨损实测图上确定刀具后隙面的初始磨损值

切削离不开刀具,刀具在切削材料时要磨损,刀具磨损到一定程度时就丧失切削能力。如用丧失切削能力的刀具再进行切削,就会降低生产率和产品质量,所以测量和控制刀具的磨损是一件极其重要的事情,尤其在评定刀具切削性能和被切削材料的可加工性时,刀具的磨损往往被用来作为评定的标准,此时,对刀具磨损的测量精度就提出更高的要求。刀具在切削时,在刀刃前刀面和后隙面上都会有磨损,但在多种情况下都是以后隙面的     

理念成就卓越 技术造就品质——本刊主编刘柱与巴索国际贸易(上海)有限公司总经理姚雪对话

众所周知,切削液是金属切削加工重要配套材料,具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用,对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果。近年来,切削液技术发展很快,切削液新品种不断出现,性能也不断改进和完善。作为欧洲三大切削液制造商之一的巴索瑞士润滑液有限     

硬质合金镶齿粗拉刀的设计

在拉削加工中,拉刀的使用寿命是由后面磨损量来决定的。从刀具磨损机理来看,难切削材料热磨损的比重大。通常认为,切削刃和后面上的高温是促使刀具后面迅速磨损的主要原因。因此,提高刀具寿命的手段之一,就是提高刀具材料在高温下的切削性能。作为拉刀材料,现在国内外仍普遍采用高速钢,在拉削速度不高的情况下,使用高速钢拉刀是经济合理的。但是,随着拉削速度的提高,刀具切削     

PCD刀具车削不同颗粒含量SiCp/Al复合材料试验研究

碳化硅铝基复合材料具有优良的导热性、较高的比强度和比刚度,在航空航天领域具有广泛的应用前景。由于此复合材料中含有增强相,导致材料的切削加工性能变差。通过试验分析了不同颗粒体积分数(纳米级5%、微米级25%)SiCp/Al复合材料和切削参数(切削速度、背吃刀量、进给量)对刀具磨损和工件表面质量的影响,并对刀具磨损机理进行了研究。试验结果表明,车削微米级25%SiCp/Al材料时聚晶金刚石PCD(Polycrystalline Diamond)刀具磨损更严重,且工件表面质量更差。随着进给量和背吃刀量的增大,工件表面粗糙度值增大,刀片前刀面磨损严重;随着切削速度的增大,工件表面粗糙度值减小,刀片前刀面磨损量增大。选取本文切削参数进行SiCp/Al复合材料的切削加工时,发现刀具磨粒磨损、微崩刃是PCD刀具后刀面磨损的主要成因,且刀具前刀面也会产生积屑瘤。研究结果可为SiCp/Al复合材料PCD车削工艺的优化提供理论基础。     

航空难加工材料切削加工技术与刀具应用调查报告

随着全球工业技术的不断发展,各个领域对一些重要零部件材料的机械性能和力学性能(强度、硬度、耐热性、抗磨性、抗拉强度和抗压强度等)的要求在不断提高,特别是航空领域。普通工程材料难以用于航空结构件中,目前高强度难加工材料和低密度轻质材料成为航空结构件的两大类主要材料。随着航空产品中难加工材料使用的增加,难加工材料的切削加工已成为一个难题。如果仍然采用传统材料的加工工艺、加工方法和加工刀具,无论在加工效率还是加工质量上都会大打折扣,且无法保证较低的加工成本。如何实现这些难加工材料的高效加工,既要保证加工效率和加工质量,又要控制加工成本,成为生产中面临的重要问题,必须了解难加工材料的切削加工特性,掌握切削规律和应用的切削工艺。合理的刀具选型和优化的加工方法对于提高难加工材料的加工效率和延长刀具寿命非常重要,特别是在航空零部件的难加工材料加工中尤为重要。本调查以"航空难加工材料切削加工技术与刀具应用"为主题,主要调查对象涉及刀具厂商、航空企业用户和科研机构。其中,刀具厂商包括山特维克可乐满、山高、伊斯卡、瓦尔特、森拉天时、猛龙刀具、德国蓝帜金属加工技术集团、哈量集团、京瓷、埃莫克法兰肯等;航空企业用户包括沈阳飞机工业(集团)有限公司、沈阳黎明发动机(集团)有限公司、西安飞机工业(集团)有限公司、哈尔滨飞机工业集团有限公司和北京航空制造工程研究所等;科研机构包括北京航空航天大学、南京航空航天大学、中国航空工业研究发展中心等。通过对难加工材料切削加工和适用刀具的分析,得到不同工况下难加工材料切削时的注意问题及刀具选择,希望为加工难加工材料、合理选择刀具及提高加工效率提供参考。     

典型难加工材料叶片切削加工研究

本文通过建立刀具磨损预测模型,并将该模型理论和现场生产实际相结合,在保证加工质量要求的前提下,给出了难加工材料(GH2132)经济效益最大化的切削加工参数,并在航空发动机叶片型面加工中获得验证,取得了加工质量、加工效率和加工成本的最优结合,为解决航空典型难加工材料的切削参数优化问题提供了重要依据和解决途径,这对于提高航空发动机难加工材料的加工效率和降低加工成本具有重要意义。     

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。     

后刀面织构化硬质合金刀具干切削氧化铝陶瓷生坯磨损机理研究

针对冷等静压氧化铝陶瓷生坯干切削中出现的刀具磨粒磨损严重等问题,利用激光加工技术制备后刀面织构化硬质合金刀具,对氧化铝陶瓷生坯干切削加工,研究后刀面织构化刀具磨损机理。结果表明在干切削氧化铝陶瓷生坯过程中,刀具前刀面仅有轻微磨损,后刀面有较为严重的磨粒磨损。相比硬质合金刀具,后刀面织构化刀具能有效降低刀具磨损,且织构沟槽平行于主切削刃的后刀面织构化刀具(AT-1)能有效提高刀具耐磨性。研究发现后刀面微织构在干切削过程中存在"衍生切削"现象,"衍生切削"能切除刀-工接触表面中的硬质点,避免硬质点加剧刀具磨损;微织构还有储存氧化铝粉末切屑的作用,这进一步减少硬质点对刀具后刀面的影响,延长刀具寿命。     

铝锂合金切削加工试验研究进展

铝锂合金作为一种先进轻量化材料,具有相对较低的密度、较高的比强度和比刚度以及较好的疲劳性能,在航空航天领域应用广泛。但在铝锂合金切削加工过程中易于出现黏附磨损,从而引起加工质量差、使用性能下降等一系列问题。因此,国内外学者针对铝锂合金切削加工进行了相关研究。对近年来在铝锂合金切削加工试验方面的研究进展进行了总结,重点分析了切削力、切削温度、加工表面质量、刀具磨损以及参数优化方面的研究成果,指出了目前存在的问题以及今后的发展方向,对铝锂合金切削加工技术的发展具有一定的促进作用。     

基于域对抗门控网络的变工况刀具磨损精确预测方法

刀具磨损的精确预测对保证零件加工质量、提高生产效率和降低制造成本具有重要作用。在实际加工过程中,切削参数、刀具几何参数、刀具材料等工况复杂多变,工况信息和刀具磨损量对监测信号的耦合作用为刀具磨损的精确预测带来了很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于域对抗门控网络（DAGNN）的变工况刀具磨损精确预测方法。引入工况分类网络并利用无磨损量标签样本,通过域对抗和门控过滤机制自适应地从不同工况的原始监测信号中提取表征刀具磨损且对工况变化不敏感的关键信号特征。对信号特征提取网络和刀具磨损预测网络进行迭代优化,从而实现变工况刀具磨损的精确预测。实验结果表明：相比已有的方法,本文方法能够利用少量带磨损量标签的目标工况样本实现刀具材料和刀具直径变化情况下的刀具磨损量精确预测,预测精度大幅提高。     

航空发动机机匣摆线粗加工轨迹规划方法

针对机匣零件粗加工过程中凸台多、加工余量大、材料难切削、刀具磨损快、加工周期长等特点,提出了一种机匣摆线粗加工刀具轨迹规划方法,该方法能有效控制切削过程中刀具负载的变化,改善刀具切削过程中的加热-冷却循环,减缓刀具的磨损,提高机匣粗加工效率。首先,通过对两种摆线模型的分析,建立了摆线铣数学模型,并分析了摆线铣的优缺点;其次,结合机匣零件特点,将模型在精度范围内离散为点模型,利用圆锥将模型展开并建立展开模型与原始模型间的映射关系。通过对可加工区域的划分和平面逼近,生成了适用于机匣零件的摆线粗加工刀具轨迹。最后,分别通过摆线铣刀具磨损实验、平面型腔摆线铣实验和机匣摆线铣实验,验证了摆线铣在降低刀具磨损、延长刀具寿命方面的有效性,以及本文轨迹生成算法在航空发动机机匣实际加工中的正确性和高效性。研究成果能有效缩短加工周期、降低加工成本,提升机匣零件的粗加工效率。