钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模

针对难加工材料Ti6Al4V(TC4)进行高速铣削的铣削力研究,通过多因素正交试验,分析切削参数对切削力的影响,得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工。将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力、横向铣削力和轴向铣削力,根据铣削力和切削加工参数之间的关系,采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理,建立了三向铣削力模型。对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验,分析所构建模型的置信度和残差,结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据,可靠性好,能用于铣削力的预测和控制,为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据。     

TC4钛合金高速铣削力研究

钛合金高速铣削因具有高效率、高质量的优点,被广泛应用于航空航天制造业。为了研究高速铣削参数对钛合金高速铣削力的影响,利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge,对TC4钛合金高速铣削过程进行二维模拟仿真,建立了高速铣削TC4钛合金时铣削力的预测模型,获得了不同铣削参数对铣削力的影响规律,并对仿真结果进行了试验验证。结果表明:高速铣削TC4钛合金的铣削力比较小,基本不超过100 N,铣削力最大值达到140 N;铣削合力对铣削宽度的变化最为敏感,对铣削速度和铣削深度变化的敏感次之,对每齿进给量最不敏感。研究结果为优化高速铣削工艺提供理论分析和试验依据。     

高速干铣削高强钢铣削力及表面粗糙度研究

选用PVD—TiAlN-TiN硬质合金涂层刀具,进行高速干铣削AISI4340高强钢正交试验,研究铣削力及加工表面粗糙度随切削参数的变化,并建立铣削力及加工表面粗糙度与切削参数之间的经验模型。分析结果表明:每齿进给量和铣削速度对主切削力Fz影响较大,径向切削深度对加工表面粗糙度Ra影响较小。建立的铣削力及加工表面粗糙度经验模型,经过检验,相对误差较小。涂层刀具高速铣削AISI4340钢时,采用较小的轴向切削深度和每齿进给量以及较大的铣削速度和径向切削深度有利于得到较小的铣削力和加工表面粗糙度。     

高速铣削LF21铝合金铣削参数对铣削力影响规律的研究

采用正交实验法研究了LF21铝合金在进行平面铣削时铣削力与铣削参数之间的影响关系,试验结果的方差分析表明,在试验所采用的切削参数范围内,背吃刀量对铣削力的影响最为显著,另外切削速度、每齿进给量以及背吃刀量分别与切削速度和每齿进给量之间的交互作用等对铣削力也有显著性影响.通过直观分析得到使铣削力小且加工效率高的参数组合为高转速(高切削速度)40 000r/min、小的每齿进给量0.03min/齿和小的背吃刀量0.5mm.在分析铣削参数对铣削力的影响规律基础上,建立了LF21铝合金在试验参数范围内铣削力与切削速度、每齿进给量和背吃刀量之间的数学模型.     

钛合金TC4高速铣削参数对铣削力的影响研究

钛合金高速铣削因其高效率、高质量、小变形等优点,广泛应用于航空、航天、船舶、军工制造等行业。针对难加工材料TC4(Ti-6Al-4V)的高速铣削加工技术,开展了铣削深度、铣削宽度、每齿进给量、主轴转速的四因素三水平正交试验,分析各铣削参数对铣削力的影响。实验过程中将铣削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,采用多元线性回归分析法,建立了各向铣削力模型,并进行了显著性检验。为验证模型的准确性,设计了新的加工实验进行验证。实验结果表明:该模型准确度高,能够预测铣削过程中的各向铣削力。     

基于切削参数的高速铣削系统稳定性研究

切削中的振动对加工质量有很大的影响,通过高速铣削试验及仿真分析,对基于工艺参数和刀具参数的高速铣削系统稳定性进行研究,得到了主轴转速、进给量、切削深度、刀具几何参数等对切削颤振系统稳定性的影响规律。试验所得结果为高速铣削加工切削用量的合理选择,特别是加工参数的优化提供了参考。     

Zr基大块非晶合金铣削力实验研究

为了了解非晶合金的切削力学特性,以Zr基大块非晶合金和45钢为对比试样,通过正交实验探明非晶合金的铣削力特点以及铣削参数对切削力的影响,并利用线性回归方法建立了实验条件下的铣削力经验公式。实验结果表明:非晶合金Y轴铣削力最大,X轴最小,而且Y轴铣削力受铣削参数变化影响最大,其次为X轴,Z轴则几乎不受影响;轴向切削深度和径向切削深度对铣削力的影响明显,进给量和切削速度的影响较小。     

不锈钢0Cr18Ni9铣削力建模与实验研究

在难加工材料的铣削加工中,铣削力对质量有很大影响。对难加工不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力模型与实验加工技术进行研究。将不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,由铣削力和切削加工参数之间的关系,建立不锈钢0Cr18Ni9铣削力模型。采用正交试验法设计加工试验获得铣削力数据,通过多元线性回归确定不锈钢0Cr18Ni9铣削力仿真模型中的系数。回归参数的显著性检验结果表明,所建立的铣削力模型能够对铣削力进行预测和控制。     

方肩铣刀高速铣削TC4钛合金试验研究及参数优化

利用单因素试验方法,采用镶齿硬质合金涂层方肩铣刀进行钛合金高速铣削试验,研究每齿进给量、铣削宽度、铣削深度、铣削速度对于铣削力的影响。通过对铣削力进行分析,建立方肩铣刀高速铣削的铣削力模型,并采用MATLAB遗传算法以进给方向铣削力Fy最小为目标,对铣削参数进行了优化并给出了最优解集。实验结果表明,使用优化后的参数加工薄壁件可有效减小切削力。     

高速铣削P20模具钢铣削力建模及试验研究

采用响应曲面试验法对P20模具钢进行高速铣削试验,建立了铣削力与铣削速度、每齿进给量、轴向切深和径向切深之间的预测模型并进行了显著性的检测,且对比预测结果与实测数据,验证了该模型的准确性.通过对响应曲面及其等高线图的分析,得出铣削用量对铣削力的影响规律.     

PAC5000模具钢的高速铣削加工试验研究

对PAC5000模具钢进行高速铣削单因素及正交试验研究,建立铣削力、表面粗糙度和表面残余应力的回归数学模型,分析各铣削参数对铣削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律及影响程度。结果表明:铣削力、表面粗糙度随铣削速度的增加而减小,随背吃刀量、每齿进给量和侧吃刀量的增加而增大,各铣削参数对轴向铣削力的影响均很大,侧吃刀量是影响轴向铣削力的最主要因素;对平行和垂直于进给方向上的表面粗糙度最敏感的铣削参数分别是每齿进给量和背吃刀量,并且,对垂直于进给方向上的表面粗糙度影响最大;平行于铣削方向上的残余应力表现为压应力,垂直于铣削方向的残余应力表现为拉应力,提高铣削速度,可减小残余应力。     

立铣刀高速加工铝合金铣削力试验研究

采用多因素正交试验法进行铝合金铣削试验，测得了硬质合金立铣刀的铣削力。使用回归分析法获取了铣削力经验公式并验证其可靠性。与传统经验公式不同，切削速度独立成为一个因素。该公式确定了切削深度，切削宽度，切削速度，进给速度等切削参数对切削力的影响程度，并为设计刀具和选择切削用量提供了依据。     

骨手术中皮质骨铣削力的有限元仿真研究

骨铣削是开颅手术和骨科手术中的必要步骤,铣削力过大会导致铣刀断裂、骨组织周围发生裂纹等问题,从而导致手术过程受到影响。使用ABAQUS仿真软件对四刃立铣刀铣削皮质骨进行有限元仿真并验证模型的正确性。基于仿真模型设计中心复合实验,通过响应面法得到铣削力的二次回归方程,探究铣刀转速、进给量和铣削深度对铣削力的影响。研究结果为骨科手术中合理设定铣削参数提供参考,二次回归方程作为预测模型也为手术中控制铣削力提供可能。     

钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。     

铣削参数对航空铝合金薄壁件表面粗糙度的影响

以7050-T7451航空铝合金薄壁件为试验对象,运用单因素实验方法对其进行高速铣削试验,研究了铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度四个铣削参数与薄壁件表面粗糙度之间的变化规律。研究结果表明:铣削速度对表面粗糙度的影响很小,基本可忽略;表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增加而增大;铣削宽度增大时,表面粗糙度先增大后减小,铣削宽度超过5 mm后,表面粗糙度基本不变,对于保证加工质量具有重要意义。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢斜面铣削力的实验研究

阐述了1Cr18Ni9Ti不锈钢的切削特性，应用正交试验法进行了球头刀铣削1Cr18Ni9Ti不锈钢斜面铣削力实验，以铣削速度、铣削深度、进给量、行间距和斜面与水平面的夹角为试验因素，以球头刀斜面铣削力为试验指标。根据实验结果，回归得出了预测1Cr18Ni9Ti不锈钢斜面铣削力的模型，并分析了各试验因素对铣削力的影响规律，最后给出了球头刀铣削1Cr18Ni9Ti不锈钢斜面时的推荐铣削参数值，并将其应用于不锈钢搅拌桨叶片加工。     

铝合金6061-T6三维铣削加工有限元仿真及实验

为了获得6061-T6铝合金材料在铣削过程中铣削参数对铣刀切削性能的影响,使用有限元软件AdvantEdge建立有限元模型,研究了铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力及温度的影响。根据仿真结果分析可得,铣削参数对切削力的影响铣削深度﹥铣削宽度﹥主轴转速;对温度的影响铣削宽度﹥铣削深度﹥主轴转速。通过实验对比,发现仿真结果与实验结果误差不超过30%,且切削力的走向基本一致,说明仿真结果是可信的。     

基于正交试验TA15钛合金铣削性能研究

铣削广泛应用于航空钛合金产品的加工制造,合理选择铣削参数对保证其加工精度和表面质量具有重要意义.采用TA15钛合金作为试验材料,运用正交试验方法,分析研究铣削该钛合金材料时铣削力随铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度四个因素变化的规律,通过多元线性回归分析得出铣削力的经验公式,并通过单因素试验验证了该公式的正确性,研究结果对指导钛合金材料的实际生产具有重要的意义.     

基于正交试验7050-T7451航空铝合金材料铣削力的研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,本文以7050-T7451铝合金材料为试验对象,综合运用正交试验方法和单因素试验法分析研究了铣削该铝合金材料时,铣削速度、铣削深度、铣削宽度和每齿进给量四个因素对铣削力的影响规律,并通过多元线性回归分析得出铣削力的经验公式。研究结果发现铣削深度对铣削力影响最大,其次为每齿进给量和铣削宽度,而影响最小的是铣削速度。铣削力随铣削深度的增大而显著增大,而随着铣削速度的增大,铣削力的变化不明显。     

Investigation of surface integrity in high speed end milling of a low alloyed steel

Understanding the effects of cutting speed, feed rate and cutting depth on surface integrity is very important for the control of workpiece quality. This paper presents a global experimental study of surface integrity in the case of high speed end milling. In the global term, we include measurements of residual stresses, surface roughness and cutting forces. Our observations and conclusions are mainly concentrated on the effect of depth of cut with a set of constant parameters, such as cutting speed, feed rate, and tool/material couple. This set of constants has been determined using the theory of stability lobes. All experiments have been performed with an electro-spindle equipped with magnetic bearings. The results lead to a good understanding of the influence of cutting conditions on surface integrity in high speed milling of a low alloyed steel. The discussion examines a specific point where the residual stress and residual stress gradient are lowest and also the origin of the residual stress value.