资讯动态
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    切削系统建模和切削力分析
    根据石油管螺纹加工的实际情况建立的螺纹切削系统。利用有限元仿真法分析螺纹刀具加工步骤:①前处理,威尼人斯网址根据刀具使用实际问题定义求解模型,定义螺纹刀具的几何区域,定义螺纹刀具单元类型、螺纹刀具单元的材料属性、螺纹刀具单元的几何属性、螺纹刀具单元的连通性、螺纹刀具单元的基函数、螺纹刀具边界条件以及螺纹刀具实际载荷;②总装求解,找出螺纹刀具薄弱点所在;③后处理,根据有关准则对求出的解进行分析和评价。螺纹加工及刀具模型螺纹刀具在加工过程中,由于成形面几何尺寸不同,所受力与普通刀具有一定区别,本文就石油管螺纹加工刀具中*典型的梯扣螺纹刀具进行受力分析,为梯扣螺纹刀具在加工中与工件接触情况。根据刀具模型进行网格化分,将螺纹刀具看成由许多小的、互相连接的区域组成,对每一单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件,从而得到问题的解。通过有限元仿真法来分析螺纹刀具的受力情况,从而找出螺纹刀具在使用过程中从力的角度认为*薄弱的区域。
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    刀具磨损原因
    1)磨料磨损被加工材料中常有一些硬度极高的微小颗粒,能在刀具表面划出沟纹,这就是磨料磨砂损。磨料磨损在各个面都存在,前刀面*明显。而且各种切削速度下都能发生麻料磨损,但对于低速切削时,由于切削温度较低,其它原因产生的磨损都不明显,因而磨料磨损是其主要原因。另处刀具硬度越低磨料麻损越严重。2)冷焊磨损切削时,工件、切削与前后刀面之间,存在很大的压力和强烈的摩擦,因而会发生冷焊。由于摩擦副之间有相对运动,冷焊将产生破裂被一方带走,从而造成冷焊磨损。冷焊磨损一般在中等切削速度下比较严重。根据实验表明,脆性金属比塑性金属的抗冷焊能力强;多相金属比单向金属小;金属化合物比单质冷焊倾向小;化学元素周期表中B族元素与铁的冷焊倾向小。高速钢与硬质合金低速切削时冷焊比较严重。3)扩散磨损在高温下切削、工件与刀具接触过程中,双方的化学元素在固态下相互扩散,改变刀具的成分结构,使刀具表层变得脆弱,加剧了刀具破损。扩散现象总是保持着深度梯度高的物体向深度梯度低物体持续扩散。例如硬质合金在800℃时其中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中去,WC分解为钨和碳扩散到钢中去;PCD刀具在切削钢、铁材料时当切削温度高于800℃时,PCD中的碳原子将以很大的扩散强度转移到工件表面形成同行群:528550242新的合金,刀具表面石墨化。钴、钨扩散比较严重,钛、钽、铌的抗扩散能力较强。故YT类硬质合金耐磨性较好。陶瓷和PCBN切削时,当温度高达1000℃-1300℃时,扩散磨损尚不显著。 工件、切屑与刀具由于材料的同,切削时在接触区将产生热电势,这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具的磨损。这种在热电势的作用下的扩散磨损,称为“热电磨损”。4)氧化磨损当温度升高时刀具表面氧化产生较软的氧化物被切屑摩擦而形成的磨损称为氧化磨损。如:在700℃~800℃时空气中的氧与硬质合金中的钴及碳化物、碳化钛等发生氧化反应,形成较软的氧化物;在1000℃时PCBN与水蒸气发生化学反应。
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    刀具材料与工件材料的力学性能匹配
    力学性能主要指的是刀具和工件的强度、韧性及硬度等参数。各种刀具材料按照抗弯强度由强到弱的顺序排列,依次为:高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具;按照韧性从高到低顺序排列,依次为高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具;按照硬度由高到低顺序排列,依次为金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。由于力学性能存在差异,刀具才能适应各种不同工件材料的加工需求。刀具的硬度必须要高于它要加工的工件硬度,因此高硬度的工件材料,必须要用更高硬度的刀具才能进行加工。通常,刀具材料的硬度越高,其耐磨性也就越好,但是强度和韧性一般不会与硬度(即耐磨性)同时表现高优,就如鱼和熊掌不可兼得的关系。威尼人斯网址高强度和高韧性的刀具,硬度(耐磨性)通常较低,一般被安排用于粗加工和半精加工,如高速钢和钴含量高的硬质合金刀具;而高硬度(高耐磨性)的刀具,强度和韧性相对较低,一般被用于精加工和高精密加工,如低钴含量硬质合金、立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。刀具材料硬度与韧性的关系另外,同时在强度、韧性、硬度方面表现都优秀,具备强大综合高温力学性能的刀具,特别是近几年来,刀具业界科研人员创新性地在硬质合金材料中添加了超级合金(也叫高温合金)中的关键耐高温组元,不仅具有超强抗塑性变形能力,超强的抗冲击性能,还兼具更高红硬性的超级硬质合金材质刀具,是M类(不锈钢:不锈钢、铸钢)和S类(难加工材料:高速钢、特殊合金钢、耐热不锈钢、高温合金、难熔合金)工件粗、半精、精加工的**,其切削质量和使用寿命可比普通硬质合金刀具提高一倍以上。而具有优良的高温力学性能(特指红硬性),在高速切削下有很好的红硬性和抗月牙洼磨损能力的刀具,则是高速切削的**之选,如TiCN基金属陶瓷刀具就具有上述优点,能够以很高的速度进行切削,其允许的切削速度可以比硬质合金刀具高2到10倍,适合P、M、K类(钢、不锈钢、铸铁)材质工件的高速精加工、半精加工。
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    夏日轻盈刀具 寿命提升40%
    如果刀具也减重,会有什么奇妙效果呢?采用了全新的制造工艺,在不改变刀具本身外观和刚性的条件下,极大降低了PCD刀具重量,显著改善切削参数,却能获得更佳的加工表现。全新焊接PCD刀片的钟形铣刀是一个**的案例。此类钟形刀具用于管接头的外部加工。在涡轮增压器上,管接头必须满足复杂的轮廓要求,同时必须保证精确度。为了在批量加工中进行更加经济可靠地生产,玛帕 在持续改进和提高现有工艺流程,令刀具重量减轻了30%,并且阻尼效果帮助使用刀具寿命延长约40%, 确保加工速度更快,加工时间共计可减少50%,加工质量仍然很高,冷却通道也经过优化。工件:齿轮箱刀具:插补铣刀 (z=5,多级)应用背景:工艺可靠的油雾润滑通过采用*佳冷却液供给设计,大幅改善喷雾模式,极大提高了刀具寿命。冷却设计能更好地进行排屑。此外,重量越轻,运行却越平稳,从而避免由于振动引起的颤动痕迹或偶尔的PCD断刀。工件:离合器壳刀具:插补铣刀(z = 5,多级)应用背景:加工时间缩短刀具重量减少33%,带来更为有利的转动惯量,大幅提高切削速度。此外,由于齿数增加,切削速度得到进一步提升。
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    刀具涂层材料
    目前市场上主流的涂层材料包括:·氮化钛(TiN) - 通常采用PVD涂层,具有高硬度、抗氧化温度高的特点。·氮碳化钛(TiCN) - 添加碳有助于提高涂层的硬度和涂层表面自润滑性。·氮化铝钛(TiAlN 或 AlTiN)- 包括一层氧化铝,在切削温度高的应用中可延长刀具寿命,特别适用于准干切削/干切削。相对于TiAlN 涂层,由于铝/钛比例的不同,AlTiN涂层表面硬度更高。此涂层方案非常适合于高速加工应用。·氮化铬(CrN) - 具有高硬度、耐磨性高的优点,是抗积屑瘤的**解决方案。·金刚石(PCD)- 具有*好的非铁合金材料加工性能,尤其是加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其它研磨材料。完全不适合加工钢,因为化学反应会破坏涂层与基体的结合。通过对近几年的涂料材料发展,市场需求的增长进行分析,大家看到,PVD涂层刀具比CVD涂层刀具更受到青睐。CVD涂层的厚度一般在5-15微米之间变化,而PVD涂层厚度一般在2-6微米之间。当CVD涂层涂覆在基体上表面时,CVD涂层会产生拉应力,而PVD涂层则相反产生压应力。这两种因素分别对切削刃产生显著影响,特别是在断续切削或连续加工过程中的刀具性能。在涂层工艺中添加新的合金元素不仅有利于提高涂层的结合力,而且还能够改善涂层的特性。该独特工艺体现为在CVD涂层后,对刀片冷却过程特别的工艺控制,有效减少了刀片涂层表面微裂纹。同样,这一工艺可去除PVD涂层工艺中在表面留下的不良液滴。因此,无论是CVD涂层还是PVD涂层,*终均可以获得更光滑的涂层表面,这样刀片切削热更低,寿命更长,排屑更流畅,可实现的切削速度也就越快。
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