超声振动干式车削钨基合金刀具的磨损行为
超声振动对表面光洁度的影响及端铣加工中的刀具磨损
一、绪论
今天的制造业正面临来自于先进的难加工材料(硬质高温合金、陶瓷和复合材料)、严格 的设计要求(高精度、复杂形状和高表面质量)以及加工成本的挑战。开发一种复合加工工艺 (HMP)的原因是为了利用各种工艺结合或相互增强的优点， 避免或减少一些当复合工艺各部 分组成工艺单独应用时的副作用。 近年来，IT、BT、ST 行业对于精密元件的需求量已经有了快速的增长。精密铣削加工 复杂 3D 几何结构的优点和高效的加工效率成为一项重要的精密加工技术。精密元件对超声 振动相当敏感。 超声振动辅助精密钻孔工艺可以减少切削热和增加刀具寿命以及提高加工表 面质量。纳秒激光加工的结果表明用超声振动的表面粗糙度比没有振动的更好。 刀具磨损在影响零件的易加工性、 加工表面质量和加工成本中起着至关重要的作用。 许 多研究人员研究了铣削加工过程中刀具的磨损。 Liew 等发现涂层防止刀刃剥落和增强了刀 具磨粒磨损的阻力。工件的韧性和刀具磨损似乎都会影响工件的表面光洁度。Gu 等人发现 在铣削加工金属时，刀具磨损对切削速度和进给率比较敏感。加工时，高进给速率会导致很 高的应力作用于刀具上并且导致刀刃剥落。 在某些情况下，由于不能使用目前的加工方法，就必须创新技术或修改现有的方法。本 研究的目的是开发一种超声波振动器混合加工的夹具装置。 这种夹具必须保持工件水平， 同 时将超声振动传递到工件上。在机床上，各种不同的加工方法也能够结合使用。例如，铣削 高硬金属材料。比较不同振动下加工表面和刀具磨损。
二、夹具的设计
一般来说,由超声加工设备由换能器、增幅器、变幅杆和刀具组成，如图 1 所示。但精 密复合加工不需要大量的振动， 并且为了提高铣削加工的精度， 将超声振动装置安装在工件 上，如下所示。
图 1. 超声加工系统
A.设计要求
常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析
常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析1引言从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。
目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。
高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。
研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。
因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。
陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。
先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。
目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。
2高速切削刀具的磨损形态高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。
后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。
后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。
微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。
通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
刀具磨损及状态检测
(5)热电磨损 • 工件、切屑与刀具由于材料不同，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 而加速刀具磨损。这种在热电势的作用下产生的 扩散磨损，称为“热电磨损”。试验证明，若在 刀-工接触处通以与热电势相反的电动势，可减少 热电磨损。 • 总之，在不同的工件材料、刀具材料和切削条件 下，磨损原因和磨损强度是不同的。硬质合金加 工刀具加工钢料时，在不同的切削速度（切削温 度）下各类磨损所占的比重不同。具体可归纳为： 对于一定的刀具和工件材料，切削温度对刀具磨 损具有决定性的影响。高温时扩散和氧化磨损强 度高；在中低温时冷焊磨损占主导地位；磨料磨 损则在不同的切削温度下都存在。
（3）前刀面和后刀面同时磨损
• 这是一种兼有上述两种情况的磨损形式。在切削 塑性金属时，经常会发生这种磨损。
2.刀具磨损的原因
• 切削过程中的刀具磨损具有下列特点： • （a）刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜 表面。 • （b）接触压力非常大，有时超过被切削材料的屈 服强度。 • （c）接触表面的温度很高，对于硬质合金刀具可 达800~1000度，对于高速钢刀具可300~600度。 在上述条件下工作，刀具磨损经常是机械的、热 的、化学的三种作用的综合结果，可以产生磨料 磨损、冷焊磨损、扩散磨损和氧化磨损。
(3)扩散磨损 • 扩散磨损在高温下产生。切削金属时，切屑、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，改变了材料原来的成分与结构，使刀 具表层变得脆弱，从而加剧了刀具的磨损。 • 例如用硬质合金切钢时，从800度开始，硬质合金 中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中去，WC分解 为钨和碳后扩散到钢中。因切屑、工件都在高速 运动，它们和刀具的表面在接触区保持着扩散元 素的浓度梯度，从而使扩散现象持续进行。
刀具磨损形态和磨损机制
刀具磨损形态和磨损机制刀具磨损形态和磨损机制是指在使用中，刀具表面发生的磨损现象以及导致磨损的原因和机制。
刀具磨损的形态和机制是研究和了解刀具性能和使用寿命的重要内容，对提高刀具的使用效率和降低生产成本具有重要意义。
本文将从刀具磨损的常见形态和磨损机制两个方面进行论述。
刀具磨损的形态主要包括以下几种：1.刀尖磨损：刀具工作时，由于与工件直接接触，会引起刀尖磨损。
刀尖磨损的主要形态有齿面磨损、刃口磨损和刃口变形等。
2.刀面磨损：刀面磨损是刀具表面被磨削掉的一层物质，主要表现为刀面的平整度降低、刃口和齿面的楔形刃深度增加。
刀面磨损是刀具使用过程中最为常见的磨损形态。
3.刀腹磨损：刀具的刀腹是连接刃口和刀尖的部分。
由于工件对刀腹的冲击和摩擦，会导致刀腹表面的磨损。
刀腹磨损的形态主要有磨痕、刀腹变形等。
4.刀片裂纹：在切削过程中，刀片受到高频的冲击和振动，容易出现裂纹现象。
切削过程中的高温和应力作用会进一步加剧刀片裂纹的蔓延。
刀具磨损的机制主要包括以下几种：1.粘着磨损：在切削过程中，工件上的金属碎屑会粘附在切削工具的刀面上，形成一个较硬的金属层。
这种粘着层会增加切削力和摩擦力，导致刀具表面磨损。
2.热剥落磨损：高速切削时，由于切削温度升高，刀具表面的材料会发生相变和热应力，从而导致刀具表面材料的剥落。
3.磨粒磨损：工件表面和刀具表面之间存在一些杂质和磨粒，切削时，这些磨粒会和切屑一起在刀具表面划伤，导致刀具磨损。
4.腐蚀磨损：一些特殊工件的加工中，介质和工件表面的反应会导致工具的腐蚀，从而引起刀具表面的磨损。
总之，刀具的磨损形态和磨损机制与切削材料、切削参数以及刀具材料和切削工艺等因素密切相关。
充分了解和研究刀具磨损形态和磨损机制，可以选择合适的刀具材料和切削参数，有效延长刀具的使用寿命，提高切削加工效率。
振动信号监测在刀具磨损故障诊断中的应用
1.刀具磨损 切削中,刀具材料的部分微粒被切屑或工件带走,而逐渐变 钝的现象,叫做刀具磨。 刀具磨损的原因： （1）切削时前面与切屑之间,后面对准已加工表面的刀具 表面与工件之间都有强烈的摩擦。有摩擦就有磨损。切屑速度 越高,压力越大,刀具表面的磨损也就越严重。 （2）由于切削温度的升高,会使刀具与切屑,刀具与工件之 间的粘结加剧,还会使刀具材料变软,耐磨性减弱。这样,就使刀 具表面上的微粒很容易地被切屑和工件粘掉和磨掉。使刀具磨 损加剧。
图5 刀具磨损过程中刀具振动信号时域均值变化图
由图5可以得出以下结论：在磨损初期，信号均 值快速下降；在正常磨损期，均值平稳小范围波动； 在剧烈磨损期，均值快速下降。因此我们可以依据振 动信号的均值时域分析判断当前刀具的磨损阶段。 均方值 均方值 x 表示随机信号ｘi总能量的平均值
1 N 2 x xi N i 0
刀具磨损部位： 刀具磨损的部位有后刀面磨损,前刀面磨损,前后刀面同时 磨损
图1 后刀面磨损示意图
图2 前刀面磨损示意图
图3 前后刀面磨损示意图
典型的刀具磨损可分为三个阶段： 初期磨损阶段 正常磨损阶段 急剧磨损阶段
图4 典型的刀具磨损的三阶段
2.刀具磨损的研究意义 刀具作为一种工具设备,其精度、完好率等对于被 加工零件的尺寸精度和表面质量有直接的关系。因此, 机械加工过程中定量、实时地掌握刀具工况,检测刀 具的磨损,崩刃等故障,对于延长机床设备无故障运行 时间和提高产品质量有至关重要的作用。 另外，可能因为没有及时解决加工过程中的偶然 现象而使工件报废或损坏机床。预知刀具的工况,可 以避免失修造成的故障,还可以防止过剩维护造成的 浪费,提高刀具的利用效率。
4.试验数据的处理 (1)时域分析与时域特征 本试验中我们对上述12 组试验的振动信号进行了 均值、均方值的时域分析，成功建立了振动信号与刀 具磨损量之间的关系。
数控机床切削过程刀具磨损与破损的振动监测法
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４结 论
数 控 机 床 切 削 过 程 中刀 具 磨 损 的 在 线 监 测 是 无 人 化 加 工 、柔 性 制 造 系 统 以 及 计 算 机 集 成 制 造 系 统 的关 键 技术 难
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切削 时 间 ｆ ｍｉ） （ ｎ 图 ５ 样 本 方 差 随 时 间 的变 化 显 然 ，若 用 某 一 过 程 的 转 折 点 作 为 阈值 去决 定 另 一 过程 的 磨 损 状 态 ，误 判 率 是 很 大 的 ， 因此 ，还 需 要 用 这些 特 征 量 构 成模 式 空 间 ，在此 基 础 上进 一 步 研 究状 态 识 别 的方 法 。
一
题 之 一 ，而 借 助 于 振 动 测 试 技 术 的刀 具 磨 损 与破 损 的在 线
监 测 法 ，可 以很 好 的 实 时 监 控 刀 具 的 磨 损 及 破 损 情 况 ，为 数 控 机 床 的 控 制 系 统 提 供 及 时 和 准 确 的刀 具 工 况 信 息 ， 以 便 及 时 调 整 或 更 换 刀 具 ，从 而 减 少 数 控 机 床 的故 障 率 和 提 高 零件 的加 工 质 量 。
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研 究与
将 拾 取 的振 动 加 速 度 （ 速 度 ）信 号 经 过 预 处 理 ，提 或 取 特 征参 数 ，然 后 分 别 在 时 域 、频 域 、时 延 域 、 幅值 域 和 倒 频域 等进 行 信 号 分 析 ，将 分 析 结 果 的待 检 模 式 与 标 准 模 式 （ 常 或异 常 模 式 ） 比较 ，从 而 做 出 诊 断 结 论 。本 文 主 正 要 做时 域 和 统 计 特征 分 析 。 （ ）刀 具磨 损过 程 的 时 序 模 型分 析 ２ 时序 模 型 的结 构 、参 数 、残 差 和 特性 函 数 （ 格 林 函 如 数 、 自协 方 差 函数 等 ）都 能 表 达 动态 过 程 的 特 征 。 图 ２和
刀具磨损形态和磨损机制
刀具磨损形态和磨损机制刀具作为一种常见的工具，常常会出现磨损现象。
刀具的磨损形态和磨损机制主要与切削材料的性质以及切削过程中的力学切削和化学切削两种磨损方式有关。
刀具的磨损形态主要有刃口磨损、刀面磨损、背面磨损、刀柄磨损等几种。
刃口磨损是指刀具刃口部分由于材料的剥离、疲劳断裂、氧化磨损等原因造成的。
这种磨损一般表现为刃口变钝、边缘裂纹和刃口齿笑等现象，严重影响了刀具的工作效果。
刀面磨损则是指刀具刀面部分由于与加工材料的摩擦、冲击等作用力造成的磨损。
磨损形式有切削磨损、高温磨损和化学磨损等。
切削磨损是指切屑和毛刺的冲击和摩擦使刀面上的颗粒状划痕、逐渐移除的过程，表面变得粗糙；高温磨损是由于切削过程中产生的高温导致了材料的软化和氧化，使刀面上出现融化现象；化学磨损则是由工件材料中的化学元素与刀具材料发生反应而发生的磨损现象。
背面磨损是指刀具的背面部分由于切削过程中工件的冲击和摩擦作用导致的磨损。
背面磨损通常表现为背面的磨损凹陷、褪色和裂纹等。
刀柄磨损是指刀柄部分由于振动、冲击作用以及与夹持设备接触等原因造成的磨损。
刀柄磨损主要体现在刀柄的腐蚀、变形和断裂等方面，会使刀具的稳定性和刚度下降。
刀具的磨损机制主要包括力学切削磨损和化学切削磨损两个方面。
力学切削磨损是指刀具在切削过程中由于受到工件硬度、切削力、切削热等因素的影响而受到机械磨损。
这种磨损的机制主要有切削疲劳、磨损磨损和断裂磨损等。
切削疲劳是指在刀具切削过程中由于反复受到循环应力作用，导致疲劳裂纹的形成和扩展，最终导致刃口断裂。
磨损磨损是在切削过程中由于切削颗粒的冲击和划削作用导致刀具表面材料剥离的现象。
断裂磨损则是由于刀具材料的缺陷和不均匀性造成的断裂。
化学切削磨损是指刀具在切削过程中由于与工件材料的化学反应发生磨损。
例如，在铸铁切削过程中，铸铁中的硫、铅等元素会与刀具材料的碳、铁发生化学反应，形成粘附物或气体，导致刀具表面产生腐蚀、氧化和粘附等磨损。
浅析金属切削过程中的刀具磨损及其影响因素
浅析金属切削过程中的刀具磨损及其影响因素刀具磨损对切削加工的效率、质量和成本有着直接的影响。
本文从刀具磨损的形式、刀具磨损的过程及影响刀具磨损的因素三个方面对切削加工中的刀具磨损做了分析和阐述。
标签：金属切削；刀具磨损；影响因素在切削过程中，刀具在高温、高压的条件下工作，刀具与切屑、工件之间产生了剧烈的挤压与摩擦，切削刃由锋利逐渐变钝以致于失去了正常的切削能力，这就是刀具的磨损。
刀具的磨损对切削加工的效率、质量和成本有直接的影响。
刀具磨损程度超过允许值后，必须及时刃磨或更换，以免引起振动并使加工质量下降。
一、刀具磨损的形式刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损。
正常磨损是指刀具在正常的切削过程中逐渐产生的磨损。
非正常磨损是指切削过程中突然或过早产生的损坏现象，如脆性破损（崩刃、剥落、碎裂）、卷刃等。
正常磨损主要有以下几种形式：1.后面磨损切削脆性金属材料时，或以较低的切削速度、较小的进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
此条件下前面上的压力和摩擦力不大，温度较低，这时磨损主要发生在后面。
磨损使切削刃附近的后面上磨出后角为零的小棱面，或形成一些不均匀的沟痕。
后面磨损是切削中最常见的磨损形式。
2.前面磨损以较高的切削速度和较大的进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
此条件下切屑对前面的压力大，摩擦剧烈，温度高，使前刀面上近切削刃处磨出一月牙洼，此区域是切削温度最高的地方，磨損最严重。
月牙洼扩大到一定程度，刀具就会崩刃。
3.前、后面同时磨损以中等切削速度和中等进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
刀具上同时出现前面磨损和后面磨损。
二、刀具的磨损过程在正常的切削中，刀具的磨损量随切削时间的增加而逐渐扩大，由于刀具磨损中总会带有后面磨损，因此，可以用后面的磨损过程来反映刀具的磨损过程。
如图1所示，后面的磨损过程可分为三个阶段：1.初期磨损阶段（Ⅰ段）由于新刃磨后的切削刃和刀面上微观不平，峰顶棱角突出，因此后面与加工表面和切屑的实际接触面小，压强很大，所以磨损较快。
钨合金超声辅助划擦试验及仿真研究
第53卷第6期表面技术2024年3月SURFACE TECHNOLOGY·133·精密与超精密加工钨合金超声辅助划擦试验及仿真研究卢文涛，刘金帛，张园，鲍岩，董志刚，康仁科*（大连理工大学，辽宁 大连 116024）摘要：目的揭示钨合金在超声辅助磨削加工下的材料去除行为。
方法通过超声辅助划擦试验与有限元仿真相结合的方式，分析超声振动作用对材料表面形貌、截面轮廓、划擦力、温度、塑性应变及应变率的影响，探究超声振动作用下的材料去除和表面创成机理。
结果钨合金在划擦过程中发生严重的塑性变形，在划痕两侧出现由耕犁作用而形成的隆起现象。
超声辅助划擦形成的划痕表面鳞刺更少且未出现犁沟现象，且划痕深度相较于普通划擦增大14.1%，划痕宽度增大39%。
随着划擦深度的增加，试验划擦力与仿真划擦力均线性增大，且仿真值与试验值误差为18.1%，验证了有限元仿真模型的有效性。
超声振动作用下的划擦力呈周期性变化特征，使平均划擦力降低了43.2%。
此外，仿真结果表明，超声辅助划擦相较于普通划擦，温度最高降低50%，表面塑性应变最高降低20%，超声冲击过程中材料的塑性应变率相较于普通划擦提高1个数量级，分离过程中塑性应变率最大降低2个数量级。
结论超声振动作用可以有效降低划擦过程中的划擦力和划擦区域温度，增大冲击过程中材料的瞬时应变率，改善压头的切屑黏附现象，从而抑制划擦表面鳞刺的生成和犁沟的形成，改善表面质量。
此外，超声振动作用还可以有效提高材料去除率。
关键词：钨合金；单颗金刚石；超声辅助划擦；材料去除机理；有限元仿真中图分类号：TG580.6 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)06-0133-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.06.012Simulation and Experimental Study on Ultrasonic AssistedScratching of Tungsten AlloyLU Wentao, LIU Jinbo, ZHANG Yuan, BAO Yan, DONG Zhigang, KANG Renke*(Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116024, China)ABSTRACT: Ultrasonic assisted grinding technology has been utilized to overcome the challenges of severe tool wear and chip adhesion in conventional tungsten alloy grinding. However, the mechanism of material removal under ultrasonic vibration remains unclear. In this research, ultrasonic assisted scratching (UAS) experiment was conducted to investigate the effect of ultrasonic vibration on material surface morphology, cross-sectional profile, and scratching force. A coupled Eulerian-Lagrange (CEL) finite-element (FE) simulation model was established to analyze the changes in scratching force, material temperature, plastic strain, and strain rate during the vibration process. Both simulation and experimental methods revealed the mechanism of收稿日期：2023-03-17；修订日期：2023-07-29Received：2023-03-17；Revised：2023-07-29基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFB3402300）；国家自然科学基金面上项目（52275411）；中央高校基本科研业务费（DUT22ZD201）Fund：National Key Research and Development Program of China (2022YFB3402300); General Program of National Natural Science Foundation of China (52275411); Fundamental Research Funds for the Central Universities (DUT22ZD201)引文格式：卢文涛, 刘金帛, 张园, 等. 钨合金超声辅助划擦试验及仿真研究[J]. 表面技术, 2024, 53(6): 133-143.LU Wentao, LIU Jinbo, ZHANG Yuan, et al. Simulation and Experimental Study on Ultrasonic Assisted Scratching of Tungsten Alloy[J]. Surface Technology, 2024, 53(6): 133-143.*通信作者（Corresponding author）·134·表面技术 2024年3月material removal and surface creation under ultrasonic vibration action. Firstly, the surface morphology of the scratches was observed by Scanning Electron Microscope (SEM). The result showed that tungsten alloy suffered severe plastic deformation during the scratching process, forming an uplift phenomenon on both sides of the scratches by plowing action. The indenter tended to adhere to the chips during the conventional scratching (CS) process, which resulted in the formation of burrs and plowing groove in the scratching process. In contrast, the UAS surface showed fewer burrs and clear bottom edge, which proved that ultrasonic vibration action could reduce the chip adhesion phenomenon on the indenter. Therefore, the ultrasonic vibration action could effectively suppress the generation of burrs on the scratching surface and the formation of plowing groove at the bottom of the scratches. Posteriorly, the three-dimensional topography of the scratches and their cross-sectional profiles were analyzed by Laser Scan Confocal Microscopy (LSCM), and the result showed that the width of the scratches formed by UAS increased by 39% and the depth increased by 14.1% compared with CS, indicating that larger volume of material was removed by UAS. Subsequently, the changing trend of scratching force with scratching depth of the simulation model was consistent with the experimental results, and the error between the simulation value and the experimental value was 18.1%, which verified the availability of the FE simulation model. Compared with the CS, the scratching force of ultrasonic experiment was reduced by43.2%. The simulated scratching force showed that the short contact and long separation between the indenter and the workpiecein the UAS process made the scratching force change periodically, which could reduce the average force of the scratching process. Finally, by extracting and analyzing the simulated physical field data of UAS at different time, it was found that the temperature of UAS was reduced by 50% and the surface plastic strain was reduced by 20% compared with the CS process, and the plastic strain rate of the material during ultrasonic impact was increased by one order of magnitude compared with the CS, while the separation process was reduced by two orders of magnitude at most. The aforementioned results indicate that ultrasonic vibration can effectively reduce the scratching force and temperature of the scratching area while also increasing the transient strain rate of the material during the impact process. This prevents chip adhesion to the indenter and inhibits the generation of burrs and plowing groove on the scratching surface, improving surface quality. Additionally, the ultrasonic vibration effect can effectively enhance the material removal rate.KEY WORDS: tungsten alloy; single diamond; ultrasonic assisted scratching; material removal mechanism; finite element simulation高密度钨合金（Tungsten Heavy Alloys，WHAs）具有密度大、强度高、熔点高、热膨胀系数小、耐腐蚀性好等优异的材料性能[1-2]，因此广泛应用于光电材料等领域，如陀螺仪转子、面向等离子体材料和光学磨具等[3-4]。
金属切削中刀具振动的原因及控制方法研究
金属切削中刀具振动的原因及控制方法研究刀具振动是金属切削中常见的问题。
它不仅影响加工质量和效率，还会导致机床和工件的损坏。
因此，研究刀具振动的原因以及有效的控制方法对于提高金属切削加工的质量和效率非常重要。
刀具振动的原因：1. 切削力的不平衡：切削力的不平衡是引起刀具振动的主要原因之一。
切削力不均匀分布会导致切削力矩，使刀具发生振动。
2. 刀具与工件之间的剧烈摩擦：金属切削过程中，刀具与工件之间会产生剧烈的摩擦，特别是在较高的切削速度下。
摩擦力反作用于刀具，导致刀具振动。
3. 刀具磨损和材料失效：刀具磨损和材料失效也会导致刀具振动。
当刀具齿刃磨损或材料出现裂纹时，切削过程中的动态特性会发生变化，从而引起振动。
控制刀具振动的方法：1. 优化切削参数：合理选择切削速度、进给量和切削深度等切削参数，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动的发生。
2. 使用刚性刀具和工件夹具：增加刀具和工件夹具的刚性，可以减少振动的传递并提高切削稳定性。
选用高刚性的刀具和夹具，同时加强工件的固定，可以有效地降低刀具振动。
3. 选择合适的刀具几何形状：刀具几何形状的选择直接影响到切削过程中的振动。
根据具体的加工要求和工件材料，选择合适的刀具几何形状，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动。
4. 刀具润滑和冷却：通过适当的刀具润滑和冷却，可以减少切削过程中的摩擦力和加热现象，从而降低刀具振动的发生。
5. 刀具动态平衡：对于高速切削、精密加工等对刀具平衡性要求较高的场景，可以采用动态平衡技术，通过对刀具进行平衡校正，减少刀具振动的产生。
6. 切削液的选择：使用适合切削工艺的切削液，可以帮助减少切削力和摩擦，从而减小刀具振动。
总结：金属切削中刀具振动的原因复杂多样，但通过合理优化切削参数、使用刚性刀具和工件夹具、选择合适的刀具几何形状、刀具润滑和冷却、刀具动态平衡以及切削液的选择等控制方法，可以有效地降低刀具振动的发生。
对于提高金属切削加工的质量和效率具有重要的意义。
刀具的磨损标准有哪些标准
刀具的磨损标准有哪些标准刀具作为工业生产中常用的加工工具，其磨损情况直接影响着加工质量和效率。
因此，对于刀具的磨损标准有着非常重要的意义。
下面将从刀具的表面磨损、刃口磨损和刀具整体磨损三个方面来介绍刀具的磨损标准。
首先，刀具的表面磨损标准。
刀具在使用过程中，由于与工件的摩擦和热变形等原因，往往会出现表面磨损的情况。
一般来说，刀具表面磨损主要有磨粒磨损、粘结磨损和疲劳磨损三种类型。
磨粒磨损是指在切削过程中，工件表面的硬颗粒切削刀具表面，导致刀具表面出现磨损和磨痕。
粘结磨损是指在高温下，工件表面的材料与刀具表面的材料发生化学反应，导致刀具表面出现磨损和粘结。
疲劳磨损是指在切削过程中，由于受到交变载荷的作用，刀具表面的材料发生疲劳开裂和磨损。
对于刀具的表面磨损，一般可以通过显微镜观察、扫描电镜观察和表面粗糙度测试来进行评估和检测。
其次，刀具的刃口磨损标准。
刃口磨损是指刀具切削刃的磨损情况。
刃口磨损主要包括刃磨损、刃缘磨损和刃断裂三种类型。
刃磨损是指刃部的前沿因受到切削热和应力的作用，导致刃部前沿出现磨损和变形。
刃缘磨损是指刃部的边缘因受到切削热和应力的作用，导致刃部边缘出现磨损和变形。
刃断裂是指刃部由于受到过大的切削载荷和热应力的作用，导致刃部出现断裂和磨损。
对于刀具的刃口磨损，一般可以通过光学显微镜观察、三坐标测量和刃口磨损测试来进行评估和检测。
最后，刀具的整体磨损标准。
刀具的整体磨损是指刀具在使用过程中，整体的磨损情况。
刀具的整体磨损主要包括刀尖磨损、刀柄磨损和刀身磨损三种类型。
刀尖磨损是指刀具的前端部分因受到切削热和应力的作用，导致刀尖部分出现磨损和变形。
刀柄磨损是指刀具的中间部分因受到切削载荷和振动的作用，导致刀柄部分出现磨损和变形。
刀身磨损是指刀具的整体部分因受到切削载荷和热应力的作用，导致刀具整体出现磨损和变形。
对于刀具的整体磨损，一般可以通过刀具磨损试验、刀具磨损分析和刀具寿命预测来进行评估和检测。
金属切削过程中的刀具振动与刀具寿命关系
金属切削过程中的刀具振动与刀具寿命关系刀具是金属切削过程中不可或缺的重要工具。
然而，在切削过程中，由于各种原因，刀具振动会发生，这对刀具寿命产生深远影响。
本文将探讨金属切削过程中刀具振动与刀具寿命之间的关系，并提出一些可能的解决方案。
刀具振动是金属切削过程中一种常见的现象，它主要来源于刀具本身的结构特性、切削速度、切削深度、切削力等因素。
刀具振动的存在对刀具寿命产生直接影响。
首先，刀具振动会导致切削力的不稳定，加剧了刀具磨损和热裂纹的发生。
其次，刀具振动会引起切屑的不稳定排出，导致切削面质量下降。
此外，刀具振动还会对加工表面造成瑕疵，影响工件的质量和精度。
为了延长刀具寿命并提高加工效率，减小刀具振动是必要的。
减小刀具振动的方法有很多种，以下是几种常见的方法：首先，合理选择刀具。
刀具的材料、结构和几何参数对刀具振动有着重要影响。
使用合适的刀具材料，如刚性高、耐热性好的合金钢，能有效减小刀具振动。
此外，采用较短的刀具、较小的刀具尺寸以及合适的刀具排列方式也可以减小刀具振动。
其次，优化切削工况。
刀具振动与切削参数有密切关系，如切削速度、切削深度和进给速度等。
选取适当的切削参数能够减小刀具振动。
一般来说，减小切削深度和提高进给速度可以有效降低刀具振动。
再次，改善刀具安装方式。
刀具的安装方式对切削过程中的振动有着直接影响。
采用正确的刀具夹紧方式、合适的夹持力以及准确的对刀等操作都能减小刀具振动。
此外，应定期检查和维护刀具。
刀具的磨损和破损会导致刀具振动加剧，进而缩短刀具寿命。
因此，定期检查刀具的状况，发现问题及时更换或修复刀具，能够有效延长刀具寿命。
在金属切削过程中，刀具振动与刀具寿命有着密不可分的关系。
减小刀具振动不仅能够延长刀具寿命，还能提高加工质量和效率。
因此，我们在实际生产中需要重视刀具振动问题，采取适当的措施进行处理。
总的来说，金属切削过程中刀具振动与刀具寿命密切相关。
刀具振动会加速刀具磨损和热裂纹的发生，同时还会影响切削面质量和工件精度。
金属切削中的振动现象对刀具磨损的影响
金属切削中的振动现象对刀具磨损的影响切削加工是一种常见的金属加工方法，其通过通过刀具对工件进行削除材料的过程。
然而，在金属切削中，振动现象常常会对刀具产生负面影响，导致刀具的磨损加剧。
本文将讨论振动现象对刀具磨损的影响，并探讨可能的解决方案。
首先，振动现象在金属切削过程中可能引起刀具的不均匀磨损。
振动会导致刀具与工件之间的相对运动受到干扰，使得刀具无法均匀地接触工件表面。
当刀具在振动状态下工作时，刀具的切削力和切削温度会发生变化。
这种不均匀的切削力分布将导致刀具表面的磨损不均匀，使刀具的寿命大大缩短。
其次，振动还可能引起刀具的疲劳破裂。
由于振动会导致刀具产生应力集中，这些应力集中区域容易形成裂纹。
随着切削过程的持续，裂纹将逐渐扩展并最终导致刀具的疲劳破裂。
疲劳破裂会导致刀具的可用寿命大大降低，并且对于高强度材料的切削加工来说尤其严重。
另外，振动还会对切削表面质量产生负面影响。
振动导致切削力的不稳定变化，这将导致切削表面产生不规则的纹理和凹凸不平的表面。
对于需要高精度加工的工件来说，这种表面质量的损坏是无法容忍的。
那么，如何减轻振动现象对刀具磨损的影响呢？首先，优化切削条件是减轻振动现象的关键。
合适的切削速度、进给量和切削深度能够减少切削力的变化，从而降低振动的程度。
此外，选择合适的刀具材料和几何形状也能够减轻振动现象对刀具磨损的影响。
采用具有抗振动能力的刀具材料，如硬质合金，以及刀具几何形状设计上的优化，可以显著降低刀具的磨损。
其次，刀具的装夹和刀具路径的设计也是减轻振动现象的重要因素。
正确的刀具装夹能够减少刀具的振动，并提高切削稳定性。
同时，针对工件和刀具的几何形状特点，设计合理的切削路径也能够减轻振动现象的产生。
采用合理的路径能够平衡切削力，降低振动的风险。
最后，使用先进的切削工具和技术也是减轻振动现象的有效手段。
近年来，先进的切削工具如超硬刀具和复合刀具的发展为减轻振动带来了新的解决方案。
机械工程中的刀具磨损机制分析
机械工程中的刀具磨损机制分析刀具是机械加工中不可或缺的工具，它直接影响着加工质量和效率。
然而，由于长时间的使用和高速摩擦，刀具会出现磨损现象，降低了其工作性能。
因此，对刀具磨损机制进行深入分析，可以帮助我们更好地了解刀具的寿命和性能。
一、刀具磨损的分类刀具磨损可以分为刀尖磨损、刀面磨损和刀柄磨损三种类型。
1. 刀尖磨损：刀尖磨损是指刀具刀尖部分由于长时间的摩擦和冲击而导致的磨损现象。
刀尖磨损会使刀具的切削力增大，加工质量下降。
常见的刀尖磨损形式有刀尖磨耗、刀尖断裂和刀尖烧蚀等。
2. 刀面磨损：刀面磨损是指刀具刀面部分由于加工材料的摩擦和冲击而导致的磨损现象。
刀面磨损会使刀具的切削力增大，加工表面粗糙度增加。
常见的刀面磨损形式有刀面磨耗、刀面剥落和刀面粘着等。
3. 刀柄磨损：刀柄磨损是指刀具刀柄部分由于长时间的振动和冲击而导致的磨损现象。
刀柄磨损会使刀具的刚性降低，加工精度下降。
常见的刀柄磨损形式有刀柄磨耗和刀柄断裂等。
二、刀具磨损的原因刀具磨损的原因主要包括材料疲劳、热磨损和化学磨损三个方面。
1. 材料疲劳：刀具在高速摩擦和冲击下，由于材料的疲劳导致刀具表面的微小裂纹逐渐扩展，最终形成磨损。
材料疲劳是刀具磨损的主要原因之一。
2. 热磨损：高速切削时，刀具与加工材料之间的摩擦会产生大量的热量，导致刀具表面温度升高。
当温度超过刀具材料的耐热极限时，刀具表面就会发生热磨损现象。
3. 化学磨损：加工材料中的化学成分会与刀具表面的材料发生化学反应，形成化学磨损。
化学磨损主要发生在高温和高压的工况下。
三、刀具磨损的预防和处理方法为了延长刀具的使用寿命和提高加工质量，我们可以采取以下措施来预防和处理刀具磨损。
1. 选择合适的刀具材料：根据不同的加工材料和工艺要求，选择具有良好耐磨性和耐热性的刀具材料，可以有效地减少刀具磨损。
2. 控制切削速度和进给量：合理控制切削速度和进给量，避免过高的切削速度和进给量导致刀具过度磨损。
检测数控铣床中刀具的磨损问题
检测数控铣床中刀具的磨损问题
数控铣床是现代制造业中广泛使用的一种机床，它能够高效地完成各种复杂零件的加工任务。
而其中刀具的磨损问题则是影响加工质量和效率的重要因素之一。
刀具磨损是指在使用过程中，刀具表面逐渐失去原有的尺寸和形状，导致其性能下降，甚至无法继续使用。
这种磨损现象主要是由于切削力、温度、润滑等因素引起的。
在实际生产中，如何及时检测刀具的磨损情况，是保证加工质量和效率的关键。
以下是一些常见的检测方法：
1. 目视检测法
这是最简单、最直观的检测方法。
操作人员可以通过肉眼观察刀具表面的变化，来判断其是否需要更换。
但这种方法只适用于表面磨损较为明显的情况，对于内部磨损或微小磨损则无法发现。
2. 测量法
这种方法需要使用专业的测量工具，如卡尺、显微镜等。
通过对刀具尺寸和形状进行精确测量，可以得出其磨损程度。
但这种方法操作较为繁琐，需要一定的技术水平和经验。
3. 振动信号分析法
这种方法利用数控铣床本身所产生的振动信号，通过信号处理技术来分析刀具的磨损程度。
这种方法不仅能够检测表面磨损，还能够发现内部磨损和微小磨损，具有较高的精度和可靠性。
除了以上几种方法外，还存在一些基于图像处理、声学信号等技术的检测方法。
这些方法在不同场景下都有其适用性和局限性，具体选择应根据实际情况而定。
总的来说，及时检测数控铣床中刀具的磨损问题，是保证加工质量和效率的重要措施。
通过选择合适的检测方法，并根据检测结果及时更换刀具，可以有效地减少生产过程中的故障和损失，提高生产效益。
刀具磨损的标准及经验，一个机加工工艺人员不懂这些怎么行
刀具磨损的标准及经验，一个机加工工艺人员不懂这些怎么行刀具磨损的标准及经验
一、刀具磨损的主要表现形式
1. 刀片磨损的特征
2. 工件尺寸
3. 工件表面粗糙
4. 工件产生毛刺
5. 工件发烫
6. 切屑不光滑
7. 噪音
8. 振动
二、刀具磨损的类型
正常磨损
1. 磨料磨损
2. 粘结磨损
3. 扩散磨损
4. 氧化磨损
异常破损
5. 崩刃
6. 破碎、
7. 裂纹、
8. 切削刃软化
三、刀具磨损的过程
按经验来讲一般刀具全寿命的15%是初期磨损，此磨损速度较快，工件尺寸变化比较大。
15%
—85%为正常磨损，此磨损比较平缓，工件尺寸变化小。
85%—100%后期磨损，至此刀具寿命
已到尾期，磨损速度快，工件受力大，尺寸变化大。
所以我们再使用刀具是，一般使用到刀具
全寿命的80%，是最安全可靠的。
举例：假设刀具的全寿命是加工100件产品，那么前15件产品是前期磨损，要注意尺寸变化，中
间70件是正常磨损，尺寸变化小，最后的15件是后期磨损，建议不要使用了，否则会有很多风
险。
所以一般寿命就按80件算最安全。
四、判断刀具钝化的方法：
1.观察法：
2.测定（限定）刀具后刀面的磨损高度VB：
精加工：均匀磨损VB = 0.1~0.3mm
非均匀磨损VBmax = 0.6mm
粗加工：粗车中碳钢：VB = 0.6~0.8mm；
粗车合金钢：VB = 0.4~0.5mm。
3.规定刀具加工数量：
国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具磨钝标准。
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
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焦锋;赵亮;李瑜;赵重阳;牛赢【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)004【摘要】通过对比法,对超声振动车削GCrl5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.【总页数】5页(P449-453)【作者】焦锋;赵亮;李瑜;赵重阳;牛赢【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TH16【相关文献】1.超声振动磨削对工件表面粗糙度的影响 [J], 曲云霞;关颉文2.超声振动切削时硬质合金刀具磨损机理研究 [J], 毛善锋;汤铭权3.高速铣削时钛合金刀具的磨损及对工件表面粗糙度的影响 [J], 倪君辉;詹白勺;沈科灯4.超声振动切削SiC_P/Al复合材料的刀具磨损机理分析 [J], 程雪利;赵波;刘传绍;焦锋;高国富5.超声椭圆振动切削轨迹倾斜角度及速比对工件表面微观形貌的影响 [J], 戴晨伟;殷振;赵盟月;曹自洋;李华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控
刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控一 刀具磨损的形态及其原因切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要发生损坏。
刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。
前者是连续的逐渐磨损；后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等)和塑性破损两种。
刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。
因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。
刀具磨损的形式有以下几种：1. 前刀面磨损2. 后刀面磨损3. 边界磨损从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。
机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、化学磨损则是由粘结(刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象)、扩散(刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方、腐蚀等)引起的。
二 刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命随着切削时间的延长，刀具磨损增加。
根据切削实验，可得图示的刀具正常磨损过程的典型磨损曲线。
该图分别以切削时间和后刀面磨损量VB(或前刀面月牙洼磨损深度KT)为横坐标与纵坐标。
从图可知，刀具磨损过程可分为三个阶段：刀具的磨损形态典型的磨损曲线1.初期磨损阶段2.正常磨损阶段3.急剧磨损阶段刀具磨损到一定限度就不能继续使用。
这个磨损限度称为磨钝标准。
一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。
三刀具的破损刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。
刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力(切削力或热应力)，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。
破损是相对于磨损而言的。
从某种意义上讲，破损可认为是一种非正常的磨损。
刀具的破损有早期和后期(加工到一定的时间后的破损)两种。
刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。
硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。
一种刀具磨损检测方法
一种刀具磨损检测方法
刀具磨损检测方法通常使用以下几种技术：
1. 视觉检测：通过摄像头或显微镜等设备对刀具表面进行观察和拍摄，然后使用图像处理算法分析图像特征，识别和评估刀具的磨损程度。
2. 振动检测：通过在切削加工过程中监测刀具振动信号，利用振动参数的变化来判断刀具磨损情况。
磨损会导致切削时的振动增加。
3. 声波检测：利用麦克风等设备收集切削声音信号，然后使用信号处理和模式识别算法分析声音信号的特征，以检测刀具的磨损情况。
4. 动力学模型：基于切削力或功率等参数的变化，建立刀具磨损的动力学模型，通过实时监测这些参数的变化来判断刀具的磨损程度。
以上方法可以单独使用或结合使用，根据具体应用场景和需求选择合适的方法进行刀具磨损检测。
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图ｌ 是涂层刀具前刀面在扫描电镜下观察到的表面磨损形貌 。涂层刀具的磨损形式主要是磨料机械磨 损 以及刀尖刃 口的崩刃。刀具表面 的ＴＡＮ Ｔ 涂层在磨损初期尚能有效发挥作用，当表面涂层破坏后， ｉ Ｉ－ ｉ Ｎ 基体材料失去保护层而迅速磨损。刀具前 、后刀面上可以清楚地看到磨损沟 。磨损沟进一步削弱了刀尖强
图 ｌ 涂层刀具前刀面磨损形貌
图２ Ｈ１Ａ刀具前刀面磨损形貌 ３
Ｈ１Ａ 刀具经能谱分析可知：（ 切削后刀具表面增加了 Ｎ 元素，说明切削过程中，工件材料中的 Ｎ ３ １ ） ｉ ｉ
元素经 黏 结 、扩 散 沉积在 刀具 表面 ，切削 过程发 生 了黏 结、扩 散磨损 。（） ｏ元 素作 为黏 结剂 存在于 刀具 ２Ｃ 材料 和工件 材料 中 ，经切 削后 ，刀具 表面 的 Ｃ ｏ元 素增 多 ，说 明发 生 了黏结 剂磨损 。（） 元素 为刀具 材料 ３ｗ 和工件 材料 的主 要 元素 。经切 削后 ，在刀 具表 面元 素含 量明显 增加 ，说 明在 切 削过程 中发 生 了一定 的扩散
度 ，致 使刀 具 以刃 口处崩 刃 的方式而 失效 。 图２ 是Ｈ１Ａ刀 具前 刀面 在扫描 电镜 下观察 到 的表面 磨损形 貌 。 ３ 在切 削初期 只观 察 到刀具 的 月牙 洼磨损 和后 刀面 磨损 亮带 ，随着切 削进行 刀具 磨损状 况 逐步增 加 ，刀具 以 正常磨 损形 式 失效 ，宏 观上 表现 为典型 的刀具 磨损 寿命 曲线 。前刀 面上 的月牙 洼为锥 形 ，在 后 刀面上 ，刀 具表面 与工 件材 料 发生 了黏结 ，刀 刃的局 部区域 留有 黏 附物 以及 黏 附物 被切 屑 带走后 形成 的 凹坑 。
宕
＝ 褂
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图 １ 工 业纯铝 试样 表 征 电导率 随拉 伸载 荷 的变化
图 ２ Ｓ Ｉ 磁通 差量 随残 余应 力 的变 化 ＱＵＤ
对其他 可 能干扰 因素 的分 析表 明，Ｓ Ｉ ＱＵ Ｄ结 合涡 旋 电流 法 可 以提 供 一种金 属材 料 内部 残余 应力 的无损
检测方法，并且通过合适 的反演处理可能得到残余应力（ 包括裂纹等内部缺陷） 的梯度分布 图，为材料性能
材料 内部残余应力的对应关系 。表征电导率随拉伸载荷 的变化见图 ｌ ，图 ｌ 表明：随着载荷的增加 ，涡旋 电流检测量（ 表观 电导率） 也随之递增，因此 ，存在基于涡旋 电流进行金属材料内部残余应力无损检测的可
能性 ，但 同时表 明传 统 的涡 旋 电流仪 器精度 有 限 ，难 以实现 定量 测 量 。 超 导量子 干涉 仪是 当前 正在 兴起 的一 种 电磁探 测器 ，相对 于 传统 的线 圈探 测器 具有 高灵 敏度 、宽频 带 以及很好 的低 频工 作能力 等 诸 多优 点。依据 Ｓ ＭＭ－ ０ ６ １型超 导量 子干 涉无 损探 测器 检测 构建 计算 模 型 ，采
步预测，Ｓ ＵＤ结合涡旋 电流法有实现铍材残余应力测定的可能性；而且，当残余应力强度在铍材弹性极 Ｑ Ｉ 限范围内， Ｑ Ｉ Ｓ ＵＤ所测磁通量 的相对变化与材料残余应力基本呈线性对应关系。 线性对应关系的满足，可 以为通过 Ｓ Ｕ Ｄ测量信号反演获取材料 内部的残余应力信息提供基础 。 Ｑ Ｉ
工
程பைடு நூலகம்
６ ９
３１ Ｓ Ｉ 结合涡旋 电流法用于铍材残余应 力检测 的可行性 ． Ｑ刀
史 鹏 李 炬 董 平 何 立峰 赵 丽芳 徐 芳
涡旋电流法是材料无损检测常用方法之一，近年 国际上多个研究小组对用于金属材料 内残余应力检测 开展了研究，涡旋 电流法被认为是无损检测确定材料 内残余应力的潜在方案。文 中从实验和 电磁场数值模
用 电磁场有限元方法分析简单残余应力引起的铍 电导率变化对超导量子干涉仪（Ｑ Ｉ ） Ｓ Ｕ Ｄ 检测信号的影响， 计算结果如图 ２ 所示。由图 ２可见，依据所建立 的实验模型 ，单位残余应力变化引起 的磁通变化改变幅度
为 １ ９ｘ ０ Ｗｂ ａ Ｓ Ｕ Ｄ对磁场强度的测量灵敏度优于 １ Ｔ ｚ 转化为磁场通量的灵敏度则为 ． ４ １ １ ／ 。Ｑ Ｉ ＭＰ ０ ＮＨ ， １ Ｗ ／／ｚ ｌ ；Ｓ Ｕ Ｄ对铍材 内残余应力 的强度变化具有大约 ３ 个量级的分辨能力，从理论上初 ０ 。 ｂ（Ｈ ． ２ Ｑ Ｉ ￣ 删１）
实验 中，选取山特维克公司可乐满刀具Ｇ １２和Ｈ１Ａ Ｃ ０５ ３ 牌号刀具进行寿命实验，为提高切削加工过程 的可比性，两种牌号的刀具选取相 同的刀具几何结构。工件材料采用钨基粉末冶金烧结制品，成分配比为
９Ｗ一 Ｎｉ２ ｅ １ ｏ合 金含量 指质 量分数） ２ ５ 一Ｆ 一 Ｃ （ 。实验 中将切 削深度 口固定在００ Ｔ。 削参数 选取 为切 削速度 。 ．５ ｌ 切 ｍｌ
判 断提 供重要 手段 。
３２ 超声振动干式车削钨基合 金刀具的磨损行为 ．
陈 杰 田光学 刘 梅
车削钨基合金的磨损情况 ，研究其磨损行为。
迟 永刚
柳 悦林
单东伟
采用超声振动干式车削方法对钨基合金材料进行切削加工试验，对比涂层刀具及 Ｈ１Ａ刀具材料振动 ３
７ 中国工程物理研究院科技年报 Ｏ
３ ０ｒ ｉ，切削深度为０ ５ｍ ０ ｒ ｎ ／ ａ ． ｍ，进给量为０１ ｍ ｒ ＝ ０ ．ｍ ／ ，Ａ ４岬１ ，考察此切削参数下两种实验刀具的使用寿 命、磨损规律及失效方式。实验过程为干式切削。采用工具显微镜 间歇性观察刀具前刀面、后刀面磨损情
况 ，并对 观 察到 的特 征性 刀具磨 损形式 在扫 描 电镜 、Ｘ能谱 分析 仪下观 察磨 损表 面形貌 。
拟两 方面对 此 问题 开 展研 究 。
首先进行了实验研究 。采用力学拉伸机对工业纯铝试件加载模拟材料 内部存在残余应力的情形 ，在保
持载 荷 的同时使用 工业 涡旋 电流检 测仪 “ ｃｉｇＶ ｃｏ ２ ＧＥＨｏｋｎ ｅｔｒ ”进 行探 测 ，分析 涡旋 电流 检 测量 同载 荷 即 ２