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加强刀具技术研究 提高制造业竞争力--访国家杰出青年科学基金获得者,山东大学机械工程学院教授刘战强
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作者 玲犀 刘战强 《航空制造技术》 2016年第9期24-25,共2页
您长期从事高速切削加工理论(特别是切屑形成机理)、刀具磨损、铣削稳定性、加工表面完整性等方面的研究,请介绍下您在这几方面开展了哪些创新性研究?取得了哪些研究成果?
关键词 高速切削加工 切屑形成 切削加工技术 刀具技术 制造业竞争力 表面完整性 超高速切削 机械工程学院 切削速度 切削刀具
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难加工金属材料切削表面完整性预测与调控
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作者 刘战强 赵永耀 +3 位作者 王兵 赵金富 刘安南 姚龙旭 《中国机械工程》 北大核心 2026年第3期509-527,共19页
切削表面完整性是已加工表面层几何、物理、化学和机械性能的综合体现,由切削过程中的力热载荷及材料去除模式调控,直接影响零部件产品服役性能及寿命,深入研究调控策略对切削表面完整性的影响机制,是实现高完整性表面加工的基础,对优... 切削表面完整性是已加工表面层几何、物理、化学和机械性能的综合体现,由切削过程中的力热载荷及材料去除模式调控,直接影响零部件产品服役性能及寿命,深入研究调控策略对切削表面完整性的影响机制,是实现高完整性表面加工的基础,对优化难加工金属材料的切削工艺具有重要意义。从几何特征、微观组织结构和表面层力学特性的角度对难加工金属材料切削表面完整性指标进行分类,综述切削表面完整性预测模型建立的方法。阐述难加工金属材料切削表面完整性调控方法的研究进展,比较刀具优化、工艺优化、多能场辅助加工和预处理等对切削表面完整性的影响机制差异。对切削表面完整性预测模型的机制以及调控策略的通用性进行探讨,展望切削表面完整性未来研究重点。 展开更多
关键词 难加工金属 已加工表面完整性分类 表面完整性预测模型 表面完整性调控策略
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粉末冶金材料零件刀具优选试验研究 被引量:1
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作者 任小平 王雪鹏 +2 位作者 刘战强 赵金富 王兵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期1-4,9,共5页
由于粉末冶金特殊的成型工艺及材料特性,呈现出切削加工性差及表面质量可控性差等问题,特别是刀具的适配问题是亟待解决的难点之一。针对汽车发动机粉末冶金气门导管质量可控性差等难题,选用气门导管用粉末冶金材料FM-G15A,通过设计切... 由于粉末冶金特殊的成型工艺及材料特性,呈现出切削加工性差及表面质量可控性差等问题,特别是刀具的适配问题是亟待解决的难点之一。针对汽车发动机粉末冶金气门导管质量可控性差等难题,选用气门导管用粉末冶金材料FM-G15A,通过设计切削加工实验,选用多项评价指标并对比所选3种刀具耐用度及加工表面质量,分析刀具在不同加工参数下的优势,提出合适的解决方案,指导粉末冶金导管孔的高质高效生产加工。 展开更多
关键词 粉末合金 刀具磨损 PCBN PCD 涂层硬质合金
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Inconel 718直槽特征铣削加工走刀方式对切削性能的影响规律研究 被引量:1
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作者 吕文军 刘战强 +1 位作者 王兵 赵明 《航空制造技术》 北大核心 2025年第11期72-81,共10页
镍基高温合金Inconel 718是一种典型的航空难加工材料,具有高强度、高韧性和低导热性等性能。在切削过程中存在切削力大、切削热量集中等问题,使刀具磨损加剧,零件加工尺寸精度和表面质量难保障。在航空发动机零部件中,直槽特征广泛存在... 镍基高温合金Inconel 718是一种典型的航空难加工材料,具有高强度、高韧性和低导热性等性能。在切削过程中存在切削力大、切削热量集中等问题,使刀具磨损加剧,零件加工尺寸精度和表面质量难保障。在航空发动机零部件中,直槽特征广泛存在,其精加工后的表面质量对零件的使用寿命和工作性能具有决定性影响。对比分析了在加工Inconel 718直槽时,单次走刀精铣削与多次走刀精铣削工艺的切削加工性能。通过理论推导和铣削试验,讨论了不同工艺方式对切削力、表面形貌和刀具磨损的影响规律。研究结果表明,单次走刀精铣削加工直槽能够有效降低切削力峰值和受力时间,减小铣刀变形,并能获得更好的槽壁面质量和槽切入与切出位置处的底面质量,同时具有更高的加工效率。单次走刀精铣削工艺展现出显著技术优势。 展开更多
关键词 直槽特征 切削性能 单次走刀 多次走刀 Inconel 718
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硬质合金刀具直角切削316L不锈钢表面黏附与黏附机理的研究 被引量:1
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作者 黄宗锐 刘战强 +2 位作者 赵金富 王兵 蔡玉奎 《工具技术》 北大核心 2025年第10期41-47,共7页
316L不锈钢在加工过程中容易发生黏附,影响刀具寿命与工件表面的加工质量。本文采用单因素实验,改变切削速度与未变形切屑厚度,分析切削过程中的切削温度、切削力,观测切削后的工件表面,探究硬质合金刀具直角切削316L不锈钢时影响加工... 316L不锈钢在加工过程中容易发生黏附,影响刀具寿命与工件表面的加工质量。本文采用单因素实验,改变切削速度与未变形切屑厚度,分析切削过程中的切削温度、切削力,观测切削后的工件表面,探究硬质合金刀具直角切削316L不锈钢时影响加工表面黏附的因素与黏附机理,并采用黏附体积来判定黏附程度。结果表明:黏附体积随未变形切屑厚度的增大而增大;当未变形切屑厚度一定时,切削速度为1500 mm/s时,黏附体积最小;切削过程中存在3种黏附机制,分别为化学黏附、物理黏附与机械黏附,其中物理黏附是主要黏附机制;温度是影响黏附的主要因素,因此可以通过控制切削温度的方式降低黏附。 展开更多
关键词 黏附机理 316L不锈钢 切削力 切削温度
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直角车削GH4169刀具全阶段磨损机理及磨损控制 被引量:1
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作者 张子奇 刘战强 吕文军 《航空制造技术》 北大核心 2025年第9期78-91,共14页
GH4169的材料特性导致其加工过程切削力大,切削温度高,加工硬化严重,易粘刀,刀具易磨损。研究Ti AlN涂层硬质合金刀具直角车削镍基高温合金GH4169时不同磨损阶段的刀具磨损机理,有利于实现刀具磨损的控制。首先,以GH4169圆片为直角切削... GH4169的材料特性导致其加工过程切削力大,切削温度高,加工硬化严重,易粘刀,刀具易磨损。研究Ti AlN涂层硬质合金刀具直角车削镍基高温合金GH4169时不同磨损阶段的刀具磨损机理,有利于实现刀具磨损的控制。首先,以GH4169圆片为直角切削加工试样,Ti AlN涂层硬质合金槽刀为切削刀具,使用数控车床进行切削试验,获得加工过程中不同切削时刻的刀具磨损状态;其次,利用扫描电子显微镜(SEM)对刀具磨损表面进行观察分析,并检测刀具磨损表面材料的化学成分;再次,通过X射线衍射(XRD)物相组成分析判断切削刀具是否存在化学磨损;最后,基于全阶段的刀具磨损机理,结合刀具磨损率模型,提出了刀具磨损控制措施。结果表明,在选定切削工况下,TiAlN涂层硬质合金刀具直角车削GH4169过程中发生粘结磨损、磨粒磨损、扩散磨损和化学磨损。在初期磨损阶段,粘结磨损和磨粒磨损为主要刀具磨损机理;正常磨损阶段和急剧磨损阶段,粘结磨损和扩散磨损为主要刀具磨损机理。可通过加快初期磨损阶段磨粒磨损减弱的速度或降低正常磨损阶段的扩散磨损率,达到控制刀具磨损的目的。 展开更多
关键词 TiAlN涂层硬质合金刀具 镍基高温合金GH4169 刀具磨损机理 刀具磨损状态 刀具磨损控制
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干气密封动环表面的螺旋槽纳秒激光制备
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作者 李文倩 刘战强 +2 位作者 赵金富 王兵 蔡玉奎 《中国机械工程》 北大核心 2025年第10期2207-2214,共8页
针对GH4169材质的干气密封动环表面开展了纳秒激光加工螺旋槽工艺的试验研究。利用正交试验和单因素法,揭示激光功率、扫描速度、填充间距和重复频率对螺旋槽槽深和槽底粗糙度Ra的影响规律,确定合适的激光加工参数组合。结果表明,对GH4... 针对GH4169材质的干气密封动环表面开展了纳秒激光加工螺旋槽工艺的试验研究。利用正交试验和单因素法,揭示激光功率、扫描速度、填充间距和重复频率对螺旋槽槽深和槽底粗糙度Ra的影响规律,确定合适的激光加工参数组合。结果表明,对GH4169合金表面螺旋槽深度影响最大的是激光功率,其次为重复频率以及扫描速度,对槽底粗糙度影响最大的是扫描速度,其次为重复频率和填充间距。采用激光功率18 W、扫描速度40 mm/s、填充间距0.005 mm、重复频率50 kHz时,加工后动环表面螺旋槽能够满足槽深7μm、槽底粗糙度Ra≤0.8μm的加工需求。 展开更多
关键词 纳秒激光加工 GH4169合金 干气密封 表面螺旋槽 表面粗糙度
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界面结构对薄壁件表面异质熔覆层铣削稳定性的影响规律
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作者 张培荣 张霞 +4 位作者 胡顺睿 苏国胜 杜劲 夏岩 刘战强 《表面技术》 北大核心 2025年第11期159-172,共14页
目的解决熔覆层-基体异质界面导致后续机械加工过程中容易产生加工振动的问题。方法通过仿真研究界面结构对加工应力应变演化的影响,通过实验研究界面结构对铣削稳定性的影响,并对界面结构进行优化。通过模态分析、切削振动和粗糙度测... 目的解决熔覆层-基体异质界面导致后续机械加工过程中容易产生加工振动的问题。方法通过仿真研究界面结构对加工应力应变演化的影响,通过实验研究界面结构对铣削稳定性的影响,并对界面结构进行优化。通过模态分析、切削振动和粗糙度测试对铣削稳定性进行评价,利用稳定性叶瓣图对铣削稳定域进行预测。结果通过增加界面结构,减小了界面应力差和应变增量。在矩形界面下,工件刚度的降低幅度和一阶固有频率最大,其次为等腰梯形、半圆形和三角形。刚度随着形状因子的增大呈先减小再增大的趋势,随着界面深度(间距)的增加而减小(增大)。当界面深度较浅(深)时,固有频率随着形状因子的增大而增大(减小),同时固有频率随着界面深度(间距)的增加而增大(减小)。对切削振动及粗糙度的改善作用从大到小依次为三角形、矩形、等腰梯形和半圆形。形状因子对振动加速度和表面粗糙度的影响最大,界面深度次之,界面间距的影响最小。当形状因子和界面间距越小,界面深度越大时,加工稳定性越强,表面粗糙度越低。优化界面结构为形状因子0.06、界面深度3 mm、界面间距0 mm,其铣削稳定域相较于直线界面增加了117%。结论通过在基体表面预先加工界面结构,可以提高薄壁件表面异质熔覆层的后续铣削加工稳定性,从而提高加工质量。 展开更多
关键词 激光熔覆 界面结构 应力应变 铣削稳定性 表面质量
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面向极端工况压缩机的智能集成制造系统研究
9
作者 王强 刘战强 +3 位作者 王红新 蔡玉奎 宋清华 马海峰 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第11期59-72,共14页
文章以极端工况压缩机为研究对象,围绕工序作业流转、物料流动、机械机构运动、控制逻辑和数据交互等关键协同行为,按照全域协同原理,构建了压缩机智能集成制造系统的整体架构。该系统以高度的生产自动化、数字化、网络化和智能化为手段... 文章以极端工况压缩机为研究对象,围绕工序作业流转、物料流动、机械机构运动、控制逻辑和数据交互等关键协同行为,按照全域协同原理,构建了压缩机智能集成制造系统的整体架构。该系统以高度的生产自动化、数字化、网络化和智能化为手段,具备自感知、自适应、自组织和自决策的特性,通过算法模型生成协同调度决策指令,增进人机物全流程全场景的同步协同,满足极端工况压缩机多品种变批量混流定制的需求,以优化的运行流程和高度集成的智能软件系统为核心,实现压缩机的低成本、高效率、高质量以及绿色低碳生产,提升国产压缩机的国际竞争力。文章提出的智能集成制造系统主要包括智能域、协同域、执行域和通信控制域4个层级,详细阐述了各域的建设方法与功能,并通过具体案例验证了系统的应用效果。该压缩机智能集成制造系统整体架构对其他相关工业领域具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 压缩机 全域协同 智能集成制造系统 多品种变批量
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高速铣削中切削力的研究 被引量:77
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作者 刘战强 万熠 艾兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期734-737,共4页
在高速铣削试验的基础上 ,研究高速切削时切削速度对切削力的影响。结果表明 ,在切削速度较低的情况下 ,切削力随切削转速的增加而增大 ,但达到某一临界速度后 ,随着切削速度继续增大 ,剪切角增大 ,造成切向切削分力下降。
关键词 切削力 高速切削加工 铣削 切削速度 切削过程
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切削数据库的研究现状与发展 被引量:56
11
作者 刘战强 黄传真 +1 位作者 万熠 艾兴 《计算机集成制造系统-CIMS》 EI CSCD 北大核心 2003年第11期937-943,共7页
根据加工工件来优化选择刀具,包括刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削参数和机床等切削数据,将关系到生产效率、生产成本及加工质量。建立切削数据库,向机械制造业提供合理或优化的切削用量,是增强企业竞争力最有效的措施之一。本... 根据加工工件来优化选择刀具,包括刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削参数和机床等切削数据,将关系到生产效率、生产成本及加工质量。建立切削数据库,向机械制造业提供合理或优化的切削用量,是增强企业竞争力最有效的措施之一。本文结合国内外切削数据库研究开发现状,探讨建立切削数据库的核心技术,分析切削数据库研究及应用过程中存在的问题,着重探讨切削数据库的发展趋势,指出切削数据库未来的研究方向将是集成化、智能化、实用化、网络化和标准化。 展开更多
关键词 切削数据库 刀具 切削用量
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切削温度测量方法综述 被引量:55
12
作者 刘战强 黄传真 +1 位作者 万熠 艾兴 《工具技术》 北大核心 2002年第3期3-6,共4页
对目前常用的切削温度测量方法进行了综合评述 ,介绍了各种测温方法的基本原理。
关键词 金属切削 切削温度 测量方法 测温
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金属切削变形本构方程的研究 被引量:50
13
作者 刘战强 吴继华 +1 位作者 史振宇 赵丕芬 《工具技术》 北大核心 2008年第3期3-9,共7页
金属切削过程的本构关系与应变、应变率、温度等多种因素有关,建立切削变形区内工件材料的本构方程是研究切削变形的关键。本文在文献综述的基础上,首先给出金属切削本构方程的试验研究方法,然后给出金属切削工件材料的典型本构方程,并... 金属切削过程的本构关系与应变、应变率、温度等多种因素有关,建立切削变形区内工件材料的本构方程是研究切削变形的关键。本文在文献综述的基础上,首先给出金属切削本构方程的试验研究方法,然后给出金属切削工件材料的典型本构方程,并给出Usui本构方程中不同工件材料的特性系数,以及同一工件材料AISI52100(HRC62)的不同本构方程。经对比分析可见,金属切削过程中变形区内的应力—应变关系除与试验方法、切削条件有关外,还与工件材料的组分和微观晶格结构密切相关。本文最后分析了金属切削变形本构方程研究中存在的问题,并指出发展趋势。 展开更多
关键词 金属切削 本构方程 应变率 温度
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机械加工强化机理与工艺技术研究进展 被引量:34
14
作者 刘战强 贺蒙 赵建 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期403-413,共11页
综述了两种机械加工强化机理:组织强化和应力强化。根据晶体位错理论分析,组织强化通过改变金属材料微观组织,提高位错密度,使材料流变应力增加,强度提高。介绍了用于解释机械加工位错强化、晶界强化、应变强化、择优取向强化的理论模... 综述了两种机械加工强化机理:组织强化和应力强化。根据晶体位错理论分析,组织强化通过改变金属材料微观组织,提高位错密度,使材料流变应力增加,强度提高。介绍了用于解释机械加工位错强化、晶界强化、应变强化、择优取向强化的理论模型及各强化机理在机械加工强化中的作用,分析了应力强化中残余应力的产生原因。以文献研究为基础,总结了机械加工工艺强化原理和工艺设备的发展现状,讨论了机械加工强化机理和强化工艺的对应关系,指出了机械加工强化工艺的发展方向。 展开更多
关键词 金属强化 机械加工 强化机理 加工工艺
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高速切削刀具磨损表面形态研究 被引量:72
15
作者 刘战强 艾兴 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期468-471,共4页
对立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具及超细晶粒硬质合金刀具高速铣削灰铸铁、调质45#钢和淬硬45#钢时的刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,不同刀具材料与工件材料匹配时的刀具磨损形态主要表现为... 对立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具及超细晶粒硬质合金刀具高速铣削灰铸铁、调质45#钢和淬硬45#钢时的刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,不同刀具材料与工件材料匹配时的刀具磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃、剥落和破损等;高速切削时刀具的前刀面磨损形态不同于常速切削时的磨损形态,即磨损不表现为月牙洼的形式,而是表现为切削刃处磨损最大的斜面磨损形式,前刀面磨损区域随切削速度提高而减小,但磨损深度增大.研究结果可用于指导高速切削刀具材料的设计、合理选用及刀具磨损控制. 展开更多
关键词 高速切削 刀具 磨损 表面形态 铣刀
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高速切削刀具材料及其应用 被引量:30
16
作者 刘战强 万熠 周军 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1-4,8,共5页
高速切削能加工出精度较高的零件,还能降低加工成本。高速切削技术已经成为最有前途的先进制造技术之一,其应用领域正在持续扩展。高速切削技术是随着刀具技术如刀具材料等的发展而发展起来的。介绍了高速切削中所使用的金刚石、立方氮... 高速切削能加工出精度较高的零件,还能降低加工成本。高速切削技术已经成为最有前途的先进制造技术之一,其应用领域正在持续扩展。高速切削技术是随着刀具技术如刀具材料等的发展而发展起来的。介绍了高速切削中所使用的金刚石、立方氮化硼、陶瓷、金属陶瓷和涂层刀具等的性能、适用范围和发展方向,并介绍涂层刀具、超细晶粒硬质合金和高速钢刀具的制备技术,以促进高速切削技术的推广应用。 展开更多
关键词 刀具材料 高速切削 制备技术
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先进切削加工技术综述 被引量:13
17
作者 刘战强 王兆辉 刘逢时 《工具技术》 北大核心 2003年第5期3-7,共5页
从机床、刀具、工艺参数等方面综合介绍了几种先进切削加工技术 (包括高速切削、干切削、硬切削、精密切削和虚拟切削 )
关键词 高速切削 干切削 硬切削 精密切削 虚拟切削 先进切削加工技术 综述
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能量密度对激光选区熔化增材制造316L不锈钢致密度与表面残余应力的影响
18
作者 路为政 纪海洋 +1 位作者 李晨旭 刘战强 《工具技术》 北大核心 2025年第1期23-29,共7页
激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)通过激光能量使金属粉末按照规划路径加热熔化再冷却凝固形成增材制造零件,在粉末熔化过程中由于激光工艺参数设置不合理会引起零件致密度下降并在表面层产生过大的残余应力,对增材制造零件... 激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)通过激光能量使金属粉末按照规划路径加热熔化再冷却凝固形成增材制造零件,在粉末熔化过程中由于激光工艺参数设置不合理会引起零件致密度下降并在表面层产生过大的残余应力,对增材制造零件的后续加工及其服役应用造成不利影响。为预测与抑制SLM过程中发生的残余应力,研究SLM激光能量密度参数和工艺参数(包括激光功率、扫描速度和扫描间距)对增材制造316L不锈钢零件致密度与残余应力的影响,并优化工艺参数以提高增材制造零件的力学性能。研究结果表明,改变激光能量密度对增材制造零件致密度与残余应力均有较大影响,能量密度与零件表面层残余应力呈正相关关系,但能量密度过小会引起致密度下降,降低零件的服役寿命。 展开更多
关键词 激光选区熔化 316L不锈钢 能量密度 致密度 残余应力
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高速铣削过程中表面粗糙度变化规律的试验研究 被引量:26
19
作者 刘战强 万熠 艾兴 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2002年第3期8-10,共3页
在高速铣削试验的基础上 ,研究分析切削速度与进给量对加工表面粗糙度的影响。试验数据表明 ,切削速度的提高有利于改善加工表面粗糙度 ,当切削速度超过某一范围后 ,随切削速度的进一步提高 ,加工表面粗糙度的降低并不明显 ,有时还会使... 在高速铣削试验的基础上 ,研究分析切削速度与进给量对加工表面粗糙度的影响。试验数据表明 ,切削速度的提高有利于改善加工表面粗糙度 ,当切削速度超过某一范围后 ,随切削速度的进一步提高 ,加工表面粗糙度的降低并不明显 ,有时还会使表面粗糙度增加。根据试验结果 ,对具体工件材料与刀具材料匹配选择合理的切削速度与进给量范围 。 展开更多
关键词 表面粗糙度 高速铣削 切削速度 进给量 试验研究
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高速切削技术的发展与展望 被引量:30
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作者 刘战强 艾兴 宋世学 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2001年第7期5-7,共3页
结合国内外高速切削技术的研究现状 ,介绍高速切削的概念、国内外发展动态及其相关技术的发展 ;探讨高速切削的应用领域 ;分析高速切削研究现存问题并展望高速切削的发展趋势和未来研究方向。
关键词 高速切削 发展现状 机械加工
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