五轴球头铣削加工表面三维形貌分析

基于五轴球头铣削加工过程中刀具偏离对工件表面形貌产生的影响,提出一种五轴球头铣削加工表面形貌预测和粗糙度分析模型。该模型结合铣削工艺参数如切削槽数量、进给速度、切削深度以及偏心率和刀具径向跳动产生的影响对表面形貌和粗糙度参数质量(平均粗糙度和均方根粗糙度)进行预测,同时模拟加工中刀具引导角和倾斜角对加工表面质量的影响。最后通过在不同切削条件下进行五轴球头铣削试验,验证了所提出的表面形貌预测模型的有效性。     

CVD涂层刀具高速铣削天然大理石表面粗糙度研究

为了提高大理石加工表面质量,改进表面粗糙度,通过设计正交试验方案,进行CVD涂层刀具高速铣削天然大理石试验,检测加工表面粗糙度,分析天然大理石表面粗糙度随着单一切削参数的变化规律,并基于经验公式,以切削速度、切削深度及进给速度为影响因素建立加工大理石表面粗糙的预测模型。通过试验得到大理石表面粗糙度随着切削速度的增加而降低,随着进给速度和切削深度的增加而增加。结果表明:预测模型具有较高的显著性,为优化切削参数以改善加工大理石表面质量提供一定的参考;切削深度是影响加工大理石表面粗糙度的主要因素。     

TiN和TiAlN涂层刀具铣削铝锂合金表面质量试验对比研究

目的 比较TiN和TiAlN涂层刀具加工铝锂合金的切削性能和表面质量。方法 使用硬质合金、TiN涂层和TiAlN涂层三种刀具,对2198-T8型铝锂合金进行干式铣削试验。改变切削因素的水平,比较刀具磨损、铝锂合金的表面粗糙度、切削力和切屑形态。结果 铣削铝锂合金时,刀具主要磨损为粘附磨损,TiN涂层的粘附程度最低,硬质合金次之,TiAlN涂层表面粘附最严重,切削效能最低。粘附磨损严重影响铣削成形的表面粗糙度,并使铣削力增加。铣削速度是影响工件表面粗糙度的主要因素,通过提高铣削速度可明显降低材料的粘结程度,降低表面粗糙度与铣削力,TiN涂层在铣削铝锂合金时最小表面粗糙度可达到0.5 μm以下。在相同的切削参数下,TiN涂层断屑均匀,切屑表面较为光滑,切屑塑性变形最小。硬质合金刀具产生的切屑尺寸较短,切屑表面有少量带状条纹,TiAlN涂层刀具产生的切屑发生了严重的塑性变形。结论 与TiAlN涂层和硬质合金刀具相比,TiN涂层刀具在铣削铝锂合金时的切削效能最好,可以达到最好的表面粗糙度和加工效果。     

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。     

高速铣削航空铝合金的工艺参数优化研究

以6061铝合金为研究对象,在高速加工中心上对6061铝合金进行铣削加工,对加工后的工件表面粗糙度、材料去除率以及铣削力进行相应的测量和分析,通过切削加工实验的方法针对不同工艺参数组合方式以及不同刀具材料对加工效率和加工质量的影响情况展开研究,从而确定最优工艺参数组合以及最佳刀具材料。研究结果表明:硬质合金刀具的切削性能优于TIALN涂层刀具,当主轴转速为8000r/min,进给速度为1600mm/min,切削深度为0.2mm时,工件的表面质量最好,表面粗糙度Ra可达到0.14μm,同时材料去除率可以达到46310mm3/min,当主轴转速为8000r/min,进给速度为1600mm/min,切削深度为0.05mm时,铣削力分别是10N(X),11N(Y),7N(Z),该工艺参数组合可以提高刀具耐用度。     

切削参数对P20模具钢的表面粗糙度影响

该研究利用TiN、TiAlN、TiN/Al2 O3/TiCN等三种刀具对P20预硬型模具钢进行铣削实验,探讨不同刀具在各种铣削工艺参数时以及刀具磨损对工件表面粗糙度的影响。结果表明：用涂层刀具高速切削P20模具钢,工件表面粗糙度随着切削速度的增加而显著下降;刀具的进给量存在一个临界值,当进给量f大于此临界值时,表面粗糙度会随着进给量的增加而急剧上升;在中、高速度切削P20钢时,对表面粗糙度影响最大的是进给量f,其次是进给速度ν,刀具的切削深度ap 的影响最小;涂层刀具在正常磨损范围内,工件表面的粗糙度Ra随着刀具磨损量VB值的变化幅度很小。     

碳纤维复合材料铣削与磨削加工对比研究

使用单层钎焊金刚石磨头和金刚石涂层玉米铣刀对T800碳纤维增强环氧树脂复合材料层压板进行切边加工,研究铣削加工和磨削加工工艺对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)表面质量的影响。通过对加工表面微观形貌的观察和表面粗糙度的测量对比,讨论2种加工方式下表面质量差异和缺陷形成的原因。结果表明:磨削加工的表面质量优于铣削加工的表面质量,铣削加工后CFRP表面会出现凹坑和树脂涂覆等缺陷,但磨削加工的表面纤维断口清晰可见,无明显缺陷。铣削工艺下的凹坑是纤维集束断裂而形成的,树脂涂覆是由刀具后刀面与工件材料的频繁挤压、摩擦而形成。在表面质量和加工缺陷要求严格的条件下,应优先选用磨削加工工艺。      

PCD和HTi10刀具铣削CFRP试验研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)难加工的特性,文中采用PCD和HTi10刀具进行了CFRP铣削试验,对加工过程中的铣削力、刀具磨损和表面粗糙度进行了分析。结果表明:PCD和HTi10刀具的铣削力和表面粗糙度变化规律一致,均随转速的增大而减小,随进给速度的增大而增大,但PCD刀具的铣削力更小,加工质量更好;与HTi10相比,PCD刀具的铣削力对刀具磨损更加敏感,更适合应用在加工环境较好的条件下。在CFRP加工过程中,粗加工时优选HTi10刀具,精加工时优选PCD刀具,宜选用高转速、低进给的切削参数。     

微织构刀具超声铣削航空铝合金的研究

目的 为了提高7075航空铝合金的使用性能,将微织构刀具和纵扭复合超声铣削复合,形成一种微织构刀具超声复合铣削工艺.方法 通过微织构刀具铣削和微织构纵扭复合超声铣削两种加工方法,对7075-T6航空铝合金进行切削试验,分析主轴转速、每齿进给量以及铣削深度对工件表面粗糙度、残余应力、显微硬度和表面织构形貌的影响.结果 在切削参数相同的情况下,微织构纵扭复合超声铣削工艺所获工件表面粗糙度数值相较于微织构刀具铣削工艺加工工件降低了4.7％～13.2％,显微硬度增加了1.13％～2.35％,工件表面残余应力变为压应力,最大数值稳定在–10.84 MPa,加工工件表面形成了较为统一、规整的"鱼鳞网纹"织构形貌.其中,加工工件表面粗糙度数值与主轴转速成负相关关系,而与铣削深度、每齿进给量成正相关.加工工件表面显微硬度和残余应力则是随着主轴转速和每齿进给量的增大而增大,而铣削深度对加工工件的显微硬度和残余应力的影响不显著.结论 相比微织构刀具铣削,微织构纵扭复合超声铣削能有效地改善加工工件表面的完整性.     

新型Ta-C涂层铣刀切削性能研究

目的研究Ta-C涂层刀具与普通类金刚石涂层刀具切削2A50铝合金时的性能对比。方法通过实验比较两刃、四刃Ta-C涂层铣刀和两刃、四刃普通类金刚石涂层铣刀,在干式切削条件下切削2A50铝合金的性能。通过相同切削条件下刀具切削距离的长短,比较刀具的使用寿命,并在显微镜下观察切屑的表面形貌,用表面粗糙度仪检测铝合金表面的粗糙度。结果两刃Ta-C涂层铣刀干式切削铝合金时的使用寿命最长,切削距离为116 m。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀加工工件的表面粗糙度总体呈上升趋势,两刃Ta-C涂层铣刀加工出来的工件表面质量较好,工件表面粗糙度均值为0.692μm。结论相同刀刃数量且结合力良好的涂层铣刀相比较,Ta-C涂层铣刀较普通类金刚石涂层铣刀加工出来的工件表面粗糙度平均值低,同种涂层加工得到的切屑表面微观形貌无明显差别。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀切削铝合金时,抑制粘刀效果都十分明显,但Ta-C涂层铣刀效果更优。     

激光选区熔化钛合金超声辅助铣削性能研究

目的 针对激光选区熔化钛合金开展超声振动辅助铣削性能和作用机理研究,提高增材制造钛合金表面加工质量、加工精度及加工效率,推动增材制造钛合金构件在高端装备业领域的广泛应用。方法 在传统铣削和超声振动辅助铣削下,采用聚晶金刚石刀具开展激光选区熔化钛合金铣削试验研究,分析不同条件下的表面硬度、切削力、表面形貌、表面粗糙度和切屑黏结的差异性。结果 激光选区熔化钛合金硬度单次测量及其平均值均高于传统钛合金。常规干铣削激光选区熔化钛合金时,切削力随着转速的增大而呈现下降趋势,随着进给速度和切削深度的增加表现出逐渐增大的趋势。在传统铣削下,传统钛合金表面形貌存在明显的刀具划痕,而超声振动铣削时,激光选区熔化钛合金表面形貌总体表现出更加的光滑和平整。激光选区熔化钛合金在常规铣削和超声辅助铣削过程中,刀具前后刀面都出现了严重的钛合金切屑黏结现象。结论 激光选区熔化钛合金常规干铣削时,增大转速或降低进给速度和切削深度能够降低切削力。在相同切削参数下,激光选区熔化钛合金超声铣削质量优于传统钛合金常规铣削表面质量。激光选区熔化钛合金表面质量改善的作用机理主要归因于激光选区熔化钛合金的金相组织特性及超声振动时断续切削特性的综合效应。相对于传统铣削方式,超声振动辅助铣削对改善激光选区熔化钛合金加工过程中的刀具抗黏结性效果有限。     

高速铣削参数对工件表面质量的影响

切削参数对工件的表面质量有着重要的影响,本文通过单因素实验,研究高速铣削参数对已加工工件表面粗糙度、残余应力及残余应力分布的影响规律.实验表明,高速铣削能够获得较好的工件表面质量.     

CuZn30微铣削表面完整性影响规律试验研究

采用直径φ1的硬质合金铣刀对CuZn30合金进行单因素槽铣试验,研究加工表面完整性、顶毛刺和切屑随铣削参数的变化规律。通过试验得到以下结论:切削参数对加工表面完整性影响比较显著,其中表面粗糙度随主轴转速的增大而减小,随每齿进给量增大而增大,切削深度对粗糙度影响不太显著。残余应力随着每齿进给量的增大有明显增大趋势,而主轴转速与切削深度对残余应力的影响不太显著。显微硬度随铣削参数变化没有显著的变化。顶毛刺主要受每齿进给量的影响,毛刺尺寸随着每齿进给量的增加先急速减小后趋于平稳,切屑形态主要受切削深度的影响,随着切削深度的增加,切屑由短小的碎屑逐渐变为平滑的连续卷曲切屑。     

石墨烯纳米流体加工Ti-6Al-4V合金的黏着磨损、表面粗糙度和切削力

提出了一种基于石墨烯纳米颗粒分散在菜籽油中的切削液为加工区域提供润滑/冷却的新加工方式,确定了该纳米流体对刀具切屑粘附层的影响。与干切削相比,使用菜籽油+石墨烯加工后的刀面和前刀面的切屑粘附层厚度分别降低了38.8%和28.8%,切削力降低51.4%,工件表面粗糙度降低50.1%。石墨烯较高的导热系数可以降低切割区域的温度。此外,石墨烯可以渗透到刀具与工件之间的接触区域,有效地保护了刀具的涂层材料,减少了粘附在工件表面的切屑,并且填充了工件表面形成的凹坑,从而提升了表面质量。     

铣削7075铝合金表面粗糙度试验研究

为进一步探究加工参数与7075铝合金表面粗糙度之间的变化关系。开展铣削7075铝合金表面粗糙度试验,基于单因素试验结果分析加工参数与表面粗糙度之间的影响规律,基于含有交互作用的正交试验结果,分析各加工因素最优参数水平,构建表面粗糙度二、三阶响应曲面预测模型。研究表明:表面粗糙度随着切削速度、进给量、切削深度的逐渐增加而增大;表面粗糙度各因素的最优参数水平为A2B1C1;对比分析F值、复相关系数,表面粗糙度三阶响应曲面预测模型优于二阶。确定的最优预测模型为深入研究加工参数与表面粗糙度之间变化关系奠定了理论基础。     

TC4铣削切屑形态与表面形貌特征

目的 对TC4铣削过程中锯齿状切屑的形成与对应产生的加工表面形貌特征进行研究,掌握钛合金TC4高速铣削加工切屑形态随铣削速度的变化规律,从而提高加工表面质量和效率。方法 基于有限元软件,建立钛合金TC4二维变厚度切削模型,通过仿真和铣削试验分析铣削速度对切屑形态的影响规律。利用超景深显微镜和PS50表面轮廓仪对TC4铣削过程中形成的切屑形态及工件加工表面形貌进行观测和分析,确定铣削加工TC4过程中铣削速度与切屑形态、工件表面形貌和表面粗糙度之间的关系。结果 铣削试验验证得出铣削力仿真值与试验值最大误差为9.86%,验证了二维变厚度切削模型的准确性。随着铣削速度从40 m/min增大到120 m/min,切屑形态由带状转变为锯齿状,且铣削力逐渐减小。同时,铣削速度由80 m/min增大到240 m/min时,切屑的锯齿化系数和剪切带内的剪切角均增大,而剪切带间距减小,TC4加工表面波纹加深、波纹间距变宽,并且伴随有大量韧窝出现,导致表面粗糙度值增大。结论 掌握锯齿状切屑几何特征与工件表面形貌随铣削速度的变化规律,以便在铣削加工TC4过程中对锯齿状切屑进行控制,对于提高工件加工表面质量和加...     

基于BP和RBF神经网络的表面质量预测研究

目的 研究RBF和BP神经网络在铣削加工中的作用,实现对铣削加工质量的预测,改善铣削性能。方法 对环形铣刀与常用的球形铣刀进行对比,然后基于MATLAB平台,建立以铣削速度、进给量和铣削深度为输入参数,表面粗糙度为输出参数的RBF神经网络模型。通过大量的试验数据对RBF神经网络模型进行训练,然后再用训练好的RBF神经网络模型预测表面粗糙度,将预测值与实测值进行比较,验证RBF神经网络的预测性能。将训练好的BP神经网络模型与RBF神经网络所建模型的预测结果进行比较。结果 发现用RBF方法预测的表面粗糙度相对误差的绝对值不超过6%,最大误差为0.056 098,平均误差为0.022 277,而BP方法的最大误差为0.074 947,平均误差为0.036 578。结论 环形铣刀加工质量更好。RBF神经网络的预测精度较高,具有比BP神经网络更优的预测能力,且拥有建模时间短、收敛速度高、训练过程稳定以及学习速度快等优点,能有效进行铣削质量预测。     

高速铣削模具钢3Cr2NiMo表面粗糙度试验研究

采用单因素试验法和正交试验法,在高速加工中心上对模具钢3Cr2NiMo进行切削试验,通过改变影响加工过程的切削参数:主轴转速、进给速度、轴向切削深度和径向切削深度,研究了影响工件加工表面粗糙度值程度的因素。结果表明:增大机床的主轴转速,粗糙度值显著降低,而增大进给速度、轴向铣削深度,粗糙度值增大,但增大的幅度不同,径向铣削深度的影响不明显。