刀具材料开发的新突破

钢件车削是加工的最大领域之一,钢制零件不论材料种类、工件类型、工序类型和批量大小都有应用。主要用于ISO P25应用区间的的零件加工。P25材质可持续改进加工,优化大量工序。如今,通过刀具材料创新,性能显著提高,这种创新前所未有,超过了以往任何一次类似的材质提升。任何刀具的切削刃都会受热受压。切削过程中,工件材料接近切削刃的同时,首先在主切削刃吃刀。然后,在主切削刃之后,前刀面对铁屑流起主要作用。     

硬车削在Y4M项目中的运用

汽车变速器中的传动齿轮为了满足使用需求，一般都需要淬火处理。淬火钢作为一种难以加工的材料，其切削特点为：①硬度高、强度高．几乎没有可塑性，这是淬火钢的主要切削特点；②切削力大，切削温度高．切屑与前刀面接触长度短。切削力和切削热集中在切削刃附近，刀具易磨损和崩刃；③不易产生积屑瘤，可以获得较小的加工表面粗糙度。     

刀具磨损及刀具磨钝标准

在机械加工过程中，刀具使用一段时间后都会出现不同程度的磨损，刀具磨损的强弱受到切削方式、切削用量、切削材料、冷却液等因素的影响，刀具磨损是一个非常复杂的过程。在金属切削原理的理论中。一般把刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损。在正常磨损过程中，只要刀具磨损达到某一极限值时，刀具就必须进行修磨或更换；当刀具在非正常磨损时也必须立即进行更换刀具，否则将会造成产品加工质量急剧下降，直接影响到产品的尺寸精度和粗糙度，严重时会造成设备损坏或操作者人身安全事故。研究刀具磨损过程、磨损形式和制订刀具磨钝标准，为刀具切削过程中的厦时修磨和更换提供了理论依据。     

变齿距蜗轮剃齿刀的制造工艺研究

对蜗轮剃齿刀螺距精度，切削刃槽型棱边控制方法和槽型选用等工艺进行研究，对齿形测量提出了科学方法，在实际生产中取得了较好效果。     

盾构刀具切削研究进展及非正常磨损实例分析

盾构刀具在切削岩土体过程中的受力形态和磨损情况是决定工程施工顺利与否的关键因素之一。然而,在穿越高磨蚀性的砂卵石及土岩复合地层时,常会面临因刀具过量磨损而导致盾构机无法正常掘进等难题。针对刀具切削岩土体过程的受力与磨损问题,从刀具磨损监测方法、切削机理、切削过程受力的试验和数值模拟等方面系统地总结了近年来的相关研究进展,并通过典型工程案例分析了目前严重困扰盾构掘进的刀具非正常磨损问题。关于刀具磨损监测方法,目前通电式和超声波式监测技术在盾构施工中被广泛应用,并逐步发展形成连续成像的摄影测量和DCRM技术;在刀具切削力学模型方面,重点阐述了滚刀张拉破岩模式和CSM力学模型,以及刮刀的流动切削模型和Mckyes-Ali模型;刀具切削和磨损试验分别从岩土磨蚀单元试验、单个刀具切削试验和刀盘整体切削的模型试验3个方面研究刀具切削磨损效果;数值模拟研究则偏重于研究岩土体在不同的切削条件下应力状态和破碎形态的变化情况;刀具非正常磨损直接缩短刀具的使用寿命,具有突发性和不规律性的特点,是工程实际中最为典型的刀具磨损方式。最后,针对盾构刀具切削与磨损形式,展望了盾构刀具切削磨损在刀具监测方式、外形及布置方式、合金材料和焊接工艺等方面的发展趋势。     

盾构刀具切削研究进展及非正常磨损实例分析（双语出版）

盾构刀具在切削岩土体过程中的受力形态和磨损情况是决定工程施工顺利与否的关键因素之一。然而,在穿越高磨蚀性的砂卵石及土岩复合地层时,常会面临因刀具过量磨损而导致盾构机无法正常掘进等难题。针对刀具切削岩土体过程的受力与磨损问题,从刀具磨损监测方法、切削机理、切削过程受力的试验和数值模拟等方面系统地总结了近年来的相关研究进展,并通过典型工程案例分析了目前严重困扰盾构掘进的刀具非正常磨损问题。关于刀具磨损监测方法,目前通电式和超声波式监测技术在盾构施工中被广泛应用,并逐步发展形成连续成像的摄影测量和DCRM技术;在刀具切削力学模型方面,重点阐述了滚刀张拉破岩模式和CSM力学模型,以及刮刀的流动切削模型和Mckyes-Ali模型;刀具切削和磨损试验分别从岩土磨蚀单元试验、单个刀具切削试验和刀盘整体切削的模型试验3个方面研究刀具切削磨损效果;数值模拟研究则偏重于研究岩土体在不同的切削条件下应力状态和破碎形态的变化情况;刀具非正常磨损直接缩短刀具的使用寿命,具有突发性和不规律性的特点,是工程实际中最为典型的刀具磨损方式。最后,针对盾构刀具切削与磨损形式,展望了盾构刀具切削磨损在刀具监测方式、外形及布置方式、合金材料和焊接工艺等方面的发展趋势。     

PCD刀具断续切削铝合金时力学特性的试验研究

PCD是最新的刀具材料之一，已在国内外采用，但目前多用于连续切削加工，对继续切削的应用和研究很少。本文就PCD刀具断续切削铝合金时的切削力、切入冲击力和刀具磨损等问题进行了试验研究。结果表明PCD刀具也适用于断续切削加工。     

用PCD刀具精密,超精密切削时表面粗糙度的实验研究

采用人造金钢石刀具进行精密、超精密切削实验，实验结果表明，在精密切削时影响工件表面粗糙度要主要因素是机床精度、刀具和是给量，并取得了人造多晶金刚石刀具可以进行超精密切削的突破性结果。     

汽车发动机零件生产中的高性能刀具(下)

(上接2013-19期)刀具应用案例1.孔类零件的加工零件的孔加工多半采用多刃复合式(刀刃机夹、镶焊组合)结构,以铰、挤削代替磨削。德国玛帕(Mapal)公司生产的精密镗铰刀,以其独特的结构、超精密的内孔精度、优异的表面粗糙度及高经济效益被汽车工业广泛采用。玛帕刀具为单刃切削刀具,刀片采用精密研磨的可转位刀片。在刀体上镶有两块以上的支承导条,几乎在刀片进入工件切削的同时,支承导条也紧     

高速、高精度高速钢AG．ESS钻头、AG—ES钻头

近年来，从提高生产效率考虑，切削刀具材料已有从高速钢向超硬合金材料发展的趋势。但是，现在稀有金属价格上涨，成为超硬刀具成本提高的重要原因。另外，超硬合金钻头的韧性低于高速钢钻头．为防止崩刃，需要进行倒角珩磨处理。为此．切削阻力增大，     

偏刃刀圈在小转弯半径隧道施工工况中的研究与应用

为开发出适合在小转弯隧道中使用的新型滚刀刀圈，在磨粒磨损原理的基础上，通过研究CSM刀圈侧边受力模型、边缘滚刀破岩机制、磨损量预测公式，进行滚刀切削岩石试验，建立了刀圈与岩石接触力模型，分析了转弯段边缘滚刀刀圈受力情况、针对性设计了偏刃刀圈，并在山东文登小转弯半径隧道掘进段工况下进行常规刀圈和偏刃刀圈工业试验。得出结论如下： 1）TBM掘进直线隧道时边缘滚刀所受侧向力不可忽视，侧向力与刀圈同岩石的接触面积和所受的压力有关； 2）在直线工况掘进下的边缘滚刀外侧岩石几乎不发生破坏，边缘滚刀内侧对岩石具有“刮擦剪切效应”，刀圈内侧所受侧向力远大于外侧； 3）转弯段刀圈内侧受力严重偏离了正压力方向，加速边缘滚刀刀圈内侧的磨损； 4）在掘进距离达145.43 m时，19#和20#刀位的偏刃刀圈较常规刀圈磨损速率分别降低7.4%和17.5%。因此，偏刃刀圈更加适用于小转弯工况下的隧道掘进。     

砂卵石地层泥水盾构施工技术难点及控制措施分析——以兰州地铁穿黄隧道工程为例

为解决泥水盾构在砂卵石地层掘进过程中所面临的刀盘结构磨损严重、刀盘开口率调节不便、刀具磨损严重、泥水环流系统堵塞以及泥浆管路磨损严重等工程技术难题,针对兰州地铁穿黄隧道工程富水砂卵石地层条件,提出刀盘结构适应性改进措施、刀具磨损控制措施、环流系统改进措施以及泥浆管路磨损控制措施。研究表明： 1）对刀盘结构进行适应性改进,可有效解决砂卵石地层刀盘结构磨损严重和刀盘开口率调节等问题; 2）将边缘单刃滚刀改为双刃滚刀,导流刀改为撕裂刀,可有效增强盾构刀具的耐磨性能,提高盾构的掘进效率; 3）从碎石系统改进和大漂石、卵石处理2个方面对盾构环流系统进行改进,可有效解决盾构环流系统堵塞的问题; 4）将整体泥浆管路分为3段,相邻管路之间用法兰盘连接,可有效解决泥浆管路局部磨损严重的难题。     

直线齿形孔插齿刀设计

为了设计直线齿形孔插齿刀，根据共轭齿形原理，运用齿廓法线法建立工件齿形和刀具齿形的关系式，依据工件和刀具接触条件，由已知工件齿形坐标求出刀具齿形坐标，设计出了刀具齿形。用最小二乘法求出了刀具拟合直线，并对拟合直线进行了修正，保证了修正后的创成表面与原拟合直线创成表面相吻合。通过实践证明，利用设计的插齿刀在插齿机上加工直线齿形孔，不但效率高，而且被加工零件的齿形精度达到了图纸要求。     

基于复合磨蚀试验台的滚刀磨损试验研究

为提高TBM滚刀与地层的适应性,降低滚刀磨损速率,应用滚刀复合磨蚀试验台进行滚压磨损试验,对小尺寸滚刀开展不同岩性、几何参数（刃宽、刃形、直径）和贯入速度的磨损规律研究。通过对磨损量统计发现： 磨损量与岩样CAI值的平方正相关; 宽刃滚刀较窄刃滚刀磨损速率快; 圆刃滚刀相对平刃滚刀有更好的耐磨性; 滚刀直径与磨损速率相关性不强,但大直径滚刀具有径向磨损量大的优势; 在一定区间内较大的贯入速度能够减少刀具磨损,同时具备较高的破岩效率。     

富水卵漂石地层盾构滚刀磨损规律及寿命预测分析

为探究成都富水卵漂石地层盾构滚刀磨损规律及寿命特性,以成都地铁17号线凤温区间和明一区间第1次查换刀情况为研究对象,首先对两区间不同开口率刀盘的滚刀磨损形式和磨耗系数进行对比,之后采用基于现场实测数据的滚刀寿命预测模型对查换刀距离进行预测,最后通过第2次换刀对预测效果进行验证。研究结果表明： 1)富水卵漂石地层滚刀磨损形式主要表现为尖状磨损和偏磨磨损,偏磨滚刀主要分布于刀盘边缘及中心区域; 2)滚刀磨耗系数与安装位置半径关系曲线大致呈U形分布,中心滚刀和边缘滚刀的磨耗系数较大,正面滚刀的磨耗系数较小; 3)刀盘开口率是影响滚刀磨耗系数和偏磨概率的重要因素。     

引汉济渭岭南TBM工程二长花岗岩地层滚刀磨损研究

针对秦岭二长花岗岩条件下TBM滚刀消耗严重的问题,依托引汉济渭岭南TBM工程,通过对现场岩样和刀圈材料开展室内试验,明确岩石的磨蚀性能和刀圈的耐磨性能指标,发现岩石的磨蚀性由其抗压强度与矿物成分共同决定,刀圈的耐磨性主要取决于材料的成分及组织。通过对前2 000 m试掘进段刀具使用情况和磨损数据的分析,掌握各个刀位的磨损规律:1)正滚刀的累计磨损量随滚刀安装半径的增加近似呈线性增长;边滚刀中处于过渡区域的滚刀累计磨损量最大,两侧逐渐减小。2)与滚动距离磨损速率相比,破岩体积磨损速率更能准确衡量滚刀磨损的快慢程度。3)重复磨损对边滚刀磨损影响较大,而通过在边缘区域增加滚刀数量来提高耐磨性的方法可以起到一定作用,但不能从根本上解决问题。     

用人造多晶金刚石铣刀加工铝硅合金时铣削力的研究

通过铣削测力系统测量了人造多晶刚石（PCD）铣刀铣削铝硅合金的铣削力，并建立了端铣刀加工铝硅合金时的铣削力经验公式。研究了切削用量，工件材质及刀具前角等要素对铣削力的影响规律。由于铣削是断续冲击切削，故障刀齿的切入冲击力对刀刃的磨损，破损有重要的作用，探讨了铣时切入角的大小对切入冲击力的作用，得出选择大切入角有利的结论。     

盾构刀具关键技术及其最新发展

针对盾构刀具技术研究存在的不足,从刀具种类及适应性、性能差异性等方面对盾构刀具技术及其发展历程进行概述。将盾构刀具关键技术分为刀具结构、刀具材料、刀具制造工艺及磨损检测技术等4个方面,对梯度结构刀圈、新型刀毂、内腔带压滚刀等新型盾构刀具结构进行介绍;对新型硬质合金刀圈、粗晶颗粒硬质合金、耐磨堆焊材料等具有优越性能的刀具材料进行研究;从熔炼及锻造、等温球化退火、热处理工艺等方面分析刀具制造工艺;在统计分析刀具失效形式的基础上,全面分析刀具质量稳定性、现场管理措施、安装形式等影响因素,阐述刀具磨损检测技术现状,提出刀具磨损量可视化测量等发展方向。最后对盾构刀具技术的最新发展进行总结,提出今后的研究方向,为盾构刀具优化设计及盾构施工中的刀具管理提供指导。     

基于现场试验的TBM滚刀磨损分析及预测

为准确判断和预测滚刀磨损生命周期,指导TBM安全、高效施工,采用现场跟踪试验和理论预测模型相结合的方法对滚刀磨 损进行分析研究。 由滚刀磨损机制分析得到,TBM滚刀磨损主要为磨粒磨损;基于滚刀破岩磨损现场跟踪试验,分析TBM滚刀磨 损失效形式,并结合刀盘刀具分布特点,研究滚刀磨损规律特性。 基于Rabinowicz磨粒磨损简化计算模型,引入CSM滚刀破岩模 型,构建滚刀磨损速率、线性磨损速率预测模型,对比分析高黎贡山正洞TBM 2 000 m掘进里程滚刀磨损实测数据与理论模型预测 结果。 结果表明: 1)正滚刀磨损发生规律性变化,中心滚刀易出现侧向滑移,边滚刀发生二次磨损; 2)TBM滚刀理论预测与实测 分析结果的相对误差小于10%,可准确预测滚刀磨损,同时得到正滚刀磨损速率与刀具、围岩物理参数具有相应的定量关系。