国家自然科学基金(51075127)
- 作品数：13 被引量：46H指数：4
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- 相关领域：金属学及工艺机械工程理学一般工业技术更多>>
- 激光超声复合加工硬质合金的切削力理论与试验被引量：4
- 2017年
- 为了实现硬质合金的延性域加工,研究激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金进行精密加工的切削特性。分析硬质合金在普通切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削三种切削方式下的切削力变化特征,建立激光超声复合切削的切削力理论模型,采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,试验研究激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比试验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度对切削力的影响规律。理论模型与试验结果表明,由于硬质合金的软化和断续切削,使得激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。
- 段鹏焦锋赵波牛赢
- 关键词：硬质合金CBN刀具切削力
- 硬质合金激光辅助二维超声切削的表面质量被引量：2
- 2018年
- 钨钴类硬质合金作为1种典型的难加工材料,具有良好的综合性能,在此类材料的加工中,采用传统的加工方式存在刀具磨损严重、精度低、效率低等缺点,难以满足实际生产的要求。基于正交试验,采用了椭圆超声振动及激光加热复合超精密加工的方法对硬质合金激光超声辅助加工的表面质量进行了研究,分析得到了表面粗糙度受切削加工参数及激光功率的影响规律及趋势,建立了基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型。研究表明：对于表面质量的影响程度方面,激光功率和进给速度比背吃刀量及主切削速度起的作用更大,粗糙度的值跟随激光功率和切削速度的增大先减后增,随着背吃刀量和进给速度的增加而增大。
- 张明军焦锋刘建慧史龙飞
- 关键词：硬质合金激光加热超声振动正交试验粗糙度
- 基于响应曲面法的硬质合金加工切削参数优化被引量：8
- 2015年
- 在机械加工中切削参数的选择对加工效率、加工质量和生产成本有着重要影响,特别是在硬质合金等难加工材料的加工过程中,由于材料具有较高的硬度和强度,加工性能较差,切削参数的合理优化是此类材料加工中必不可少的环节。针对采用PCBN刀具进行YG20硬质合金车削的加工过程,以单位材料去除体积下的刀具后刀面相对磨损量为优化目标,基于响应曲面法及中心组合试验设计(CCD)进行了系列切削试验,建立了刀具后刀面相对磨损量的预测模型,利用响应曲面法获得刀具后刀面相对磨损量的响应曲面及等高线图,直观地分析了切削参数对其影响规律,进一步选择了最优切削参数,并进行了实验验证。
- 焦锋张佳菲牛赢李杰段鹏
- 关键词：硬质合金响应曲面法参数优化
- 硬质合金激光加热辅助切削刀具磨损预测被引量：1
- 2016年
- 为了准确判断和预测硬质合金激光加热辅助切削过程中刀具的磨损状态,通过常规切削及激光加热辅助切削条件下的刀具后刀面磨损对比试验,研究了刀具的磨损形态及磨损规律。根据试验得到的刀具后刀面磨损量,基于灰色-马尔可夫理论建立了硬质合金激光加热辅助切削刀具磨损量灰色预测模型及灰色-马尔可夫预测模型,并对特定切削条件下的刀具磨损量进行了预测。结果表明,两种模型预测值与实测值误差较小,特别是灰色-马尔可夫模型拟合精度更高,结果更可靠,能更好地满足工程需要。
- 张昌娟焦锋赵波牛赢
- 关键词：硬质合金
- PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金的磨损机理被引量：2
- 2016年
- 结合激光加热辅助切削和超声振动切削提出了激光超声复合切削加工工艺。采用PCBN刀具对YG10硬质合金进行普通切削、超声振动切削、激光加热辅助切削和激光超声复合切削对比试验,采用超景深显微镜观测刀具磨损量及磨损形貌,通过扫描电子显微镜(SEM)对刀具磨损区域进行能谱分析,研究激光超声复合切削条件下刀具的磨损规律、磨损形态及磨损原因。研究结果表明:与普通切削、超声振动切削及激光加热辅助切削相比,激光超声复合切削时刀具后刀面磨损量平均值分别降低57.5%、46%、41.3%,刀具使用寿命明显提高;刀具磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和崩刃;激光超声复合切削硬质合金时粘接磨损、氧化磨损、相变磨损和微裂解磨损是引起PCBN刀具磨损的主要原因。
- 张昌娟焦锋牛赢
- 关键词：超声振动切削PCBN刀具刀具磨损
- 硬质合金二维超声车削过程及加工表面质量的试验研究
- 硬质合金具有强度高、耐磨性好等诸多优良的物理力学性能，成为航空航天、国防军工、仪器仪表等领域中不可或缺的结构材料。但因其脆性高、断裂韧性低等导致切削过程中切削力大、切削温度高、易在已加工表面形成残余拉应力，这已成为严重制...
- 张明军
- 关键词：硬质合金残余应力
- 文献传递
- 超声振动切削的刀具磨损机理及其对工件表面粗糙度的影响被引量：5
- 2013年
- 通过对比法,对超声振动车削GCr15淬硬轴承钢时PCBN刀具有别于普通切削的磨损情况及其对工件表面质量的影响进行研究,发现超声切削下的刀具磨损以磨料磨损和反复冲击造成的机械磨损为主,而普通切削以磨料磨损与黏结磨损为主.在相同的切削参数和切削路程下,超声切削的磨损程度小于普通切削.在超声切削中,伴随刀具的初级磨损、正常磨损和剧烈磨损,工件表面粗糙度同样有一个先降低,然后缓慢升高,最后迅速恶化的过程,但前2个阶段持续时间比普通切削长,刀具剧烈磨损阶段开始时的磨损程度比普通切削严重.也就是说,在相同的切削路程下,超声切削更能保证工件表面的高质量.
- 焦锋赵亮李瑜赵重阳牛赢
- 关键词：PCBN刀具超声振动轴承钢刀具磨损
- 激光超声复合加工硬质合金的切削特性研究被引量：4
- 2017年
- 研究了激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金材料进行精密加工的切削特性。利用有限元仿真,分析硬质合金材料在普通切削、一维超声振动切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削4种切削方式下的切削力变化特征。采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,实验研究了激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比实验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度,对切削力的影响规律。仿真与实验结果表明,由于加工材料的软化和断续切削,激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。
- 段鹏焦锋牛赢赵波
- 关键词：硬质合金切削力激光加热超声振动
- 变幅杆斜槽参数对纵弯振动系统的影响被引量：2
- 2016年
- 为了实现超精密切削,设计了二维纵弯超声振动系统中变幅杆的结构。通过分析开斜槽变幅杆的结构,理论上揭示了斜槽位置d、斜槽倾斜角α、斜槽长度l和斜槽间距h对变幅杆的谐振频率和纵弯两个方向振幅的影响规律。采用有限元动态数值模拟分析,得到不同斜槽参数情况下的谐振频率、振幅。发现随着α、l逐渐增大,模态频率呈现整体下降趋势,当α=45°时,弯曲振幅最大。在d=15mm附近,振幅值最小,并且随h变大,振幅变小。利用正交参数的极差分析法得到斜槽各参数对谐振频率和振幅影响力度的主次。进一步通过实验,发现了随着α、h逐渐增大,谐振频率整体下降,且振幅随h的增大而减小。实验结果表明α通过对振幅的影响进而实现对切削力的控制,这与理论分析结果一致。
- 段鹏焦锋赵波牛赢
- 关键词：变幅杆谐振频率
- 硬质合金激光超声辅助加工切削力特性被引量：2
- 2016年
- 钨钴类硬质合金作为一种典型的难加工材料,具有良好的综合性能,在此类材料的加工中,采用传统的加工方式存在刀具极易磨损严重、加工精度低、效率低等缺点,难以满足实际生产的要求。文中将精密切削方法与特种加工理论相结合,提出了采用二维超声振动和激光加热复合辅助精密加工的方法。文中基于正交试验,对硬质合金激光超声辅助加工的切削力特性进行了研究,通过极差分析和趋势图分析,得到了切削用量和激光功率对切削力的影响规律和趋势,采用回归分析的方法 ,建立了三向切削力的经验模型,并对该模型进行显著性分析。研究表明:激光功率和背吃刀量对切削力有较显著的影响,而进给量和主切削速度对切削力的影响相对较小。随着激光功率的增加切削力逐渐降低,随着背吃刀量的增加切削力逐渐升高。运用回归分析方法获得的经验公式显著性强,为复合条件下切削力的控制提供有力的依据。
- 焦锋史龙飞张明军张昌娟牛赢
- 关键词：硬质合金激光加热超声振动切削力
