微细铣削航空铝合金温度场试验研究

采用红外热像仪测量微细铣削加工航空铝合金材料中的切削温度。分析微刀具、工件及切屑的温度场分布规律;研究进给速度、主轴转速、背吃刀量对切削温度的影响。研究结果表明微细铣削加工中切削温度较低,最高切削温度出现在微刀具与工件的接触区域。进给速度对切削温度影响较大。该试验结果可用于微细铣削加工参数优化,也可为提高工件表面加工质量、合理设计与使用刀具提供理论依据。     

TC4钛合金微细铣削仿真与试验研究

钛合金由于其高的强度和耐热性、低的导热系数,在微细加工时若切削参数选择不合理容易导致切削力大、加工质量不稳定。在微细铣削加工中,由于刃口半径和尺寸效应的存在,选择合适的切削参数对于切削状态的改善有重要意义。通过仿真和试验对比分析,研究TC4钛合金在微细铣削过程中每齿进给量对切屑变形、铣削力和加工表面粗糙度的影响,以期为改善微细切削状态、提高加工表面质量提供合适的切削参数选择指导。结果表明,在使用刃口半径为2.05μm、刀具直径为1 mm的硬质合金铣刀对TC4钛合金进行微细铣削加工时,微细铣削TC4钛合金切削状态发生转变时所对应的临界每齿进给量为0.8μm/z;微细铣削时每齿进给量应大于此临界值。     

微小型齿轮加工技术

微小型齿轮是微机电系统的主要零部件,其加工工艺是微机电系统的重要技术.总结并分析了微小型齿轮加工的各种工艺方法,包括LIGA和准LIGA、WEDM工艺、微塑性成形、微刻蚀加工、微细切削加工等方法,介绍了各种方法加工微小型齿轮的研究成果,并指出了其适用范围及优缺点.微细切削微小型齿轮的加工技术又分为微细成形铣削和微细滚削...     

微细铣削的切削仿真与实验

利用金属切削仿真软件Advant Edge对AL6061-T6和STEEL1018两种材料的微细铣削开展有限元仿真模拟,揭示微细铣削中的切削力、切削温度等变化规律,利用切屑的形成过程和切削分力Fx、Fy的不同变化规律,分析了最小切削厚度值。通过两种材料切削比能的变化,分析了微细铣削中存在的切削尺度效应现象。开展了微细铣削槽加工实验,分析了槽铣的加工表面形貌和切削力,为微细铣削工艺参数的优化提供依据。     

CIP石墨高速加工关键技术及应用研究进展

各向同性CIP石墨因具有诸多优点而广泛应用于热场、电火花放电、光伏发电等领域,但切削加工时易变形和崩碎断裂、刀具磨损严重且加工精度低。综述已有的各向同性石墨高速切削研究成果,包括石墨微细孔钻削加工、高速加工和切削模型,分析石墨高速铣削的切削力和切削温度特征,得到石墨高速加工硬质合金和CVD金刚石涂层刀具的磨损过程和机理。结合相关研究成果的应用,制定了典型石墨薄壁件铣削加工策略和石墨电极EDM放电加工关键工艺技术,成功加工0. 15mm、高度15mm的微细针状石墨电极和薄壁状微细渐开线薄片,实现了石墨精密切削加工。     

7050-T7451铝合金三维微铣削建模仿真

针对航空铝合金7050-T7451的微细铣削加工,运用ABAQUS通用有限元软件,建立了能够反映实际铣削状态的三维微铣削模型。借助该模型模拟了微铣削时切屑的形成过程,并分析了切削过程中流动应力、等效塑形应变及切削力的变化规律。     

基于MATLAB的微细铣削加工测试系统开发

由于微细铣削加工技术可以弥补微机电系统在微小零件加工中的不足,微细铣削加工机床的研制日益被重视.以正在研制的微细铣削机床为实验环境,开发了基于MATLAB软件平台的微细铣削加工测试系统(异于传统的测试系统),可以监测铣削加工中的切削力、切削温度和切削颤振等.介绍了美国仪器(National Instrument,NI)公司的数据采集设备(N19233)在MATLAB中的使用,以及应用MATLAB进行数据的分析和处理,最后通过监测机床振动的实验分析了微细铣削机床x轴的性能,为深入研究微细铣削加工机理奠定了基础.     

基于单因素回归法微切削影响因数的研究

微细切削加工制造是复杂结构特征微加工的研究趋势,其在航空航天、医疗等精密加工领域有着广泛的应用前景。为加深对于微细铣削加工机理及微细切削加工过程中可能存在的影响制造件质量因素的研究,依据课题研究需求针对多孔钛合金材料进行微细切削加工实验,实验使用单因素控制法对不同加工的因素调整获得对应实验数据。深入理解微细铣削加工机理的本质,采用二次回归法研究各因素变化对切削力和温度的影响,从而总结出在微细切削加工过程中各切削参数对切削力和温度的影响,旨在为微细加工时各因数加工控制提出指导。     

微细轴切削加工特性分析

分别采用传统的车削方法和先进的车铣方法进行微细轴的切削加工试验,从切削方式、切削速度、切削力等9个方面对两种切削方法进行了比较。试验结果表明,车铣技术更适合于微细轴类零件的加工,它在改善微小型零件的切削状态、实现高速切削、降低切削力、延长刀具寿命、保证零件加工质量、提高加工效率等方面都具有明显优势,只要合理匹配车削主轴与铣削主轴的转速比,同时合理辅以其他切削用量,就可以加工出理想的微小型零件。     

微铣削芳纶纤维增强复合材料切削力信号特征试验研究

现阶段对芳纶纤维增强复合材料(Aramid fiber reinforced composite AFRP)的研究多集中于表面缺陷抑制方法的研究，而对表面创成机理系统性研究的却很少。基于此，试验研究了AFRP在微细铣削中切削力的变化趋势及其作用机理，总结了切削力宏观变化规律，并分析了微铣削力信号波形与AFRP结构特性之间的对应关系，得出了不同切削工艺参数下微铣削力的变化趋势，发现了铣削过程中出现的切削力峰谷异向交替变化规律；在切削力的微观分析中，发现了微细铣削中的主齿切削现象，并分析了该现象对切削力以及表面形貌的影响。试验研究表明：由于AFRP纤维层的编织形态和各向异性，铣削力波形宏观上表现出周期性的波动，三种切削状态参数充分表征了切削力的变化状态，包括峰谷异向交替变化规律、主齿切削现象等；主齿切削现象易导致切削力负荷过大，刀具磨损大，加工质量差，应尽量使切削状态更加平稳。该试验研究对AFRP微细铣削过程中毛刺等缺陷抑制、去除以及表面质量提升方法的进一步研究有一定指导意义。     

微细切削加工与微机械制造

介绍了微机械制造中的切削加工方法及设备的研究进展情况，包括微细车削、微细钻削、微细铣削、微冲压及微型工厂等。这些技术加工的工件都已经达到了微米尺度，它们在微三维结构的制造方面有独特的优势。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

微细铣削毛刺宽度仿真与试验研究

作为一种重要的微小型精密零件加工工艺,微细铣削在铣削过程中产生的毛刺严重影响其加工质量及加工效率。为有效减小微细铣削过程中的毛刺尺寸,运用有限元分析软件DEFORM对微细铣削不锈钢材料的关键因素(轴向切深、每齿进给量、主轴转速及径向切深)进行有限元分析,得出了毛刺尺寸最小的优化铣削参数,并通过微细铣削试验验证了有限元分析结果的正确性及合理性,说明有限元仿真可以有效指导铣削试验,从而降低试验成本,提高试验效率。     

基于MATLAB的微细铣削力的分析研究

针对微细铣削不同于常规铣削的特点,建立了微单元正交切削模型,分析瞬时刀具受力情况。以切削深度,切削宽度,主轴转速,每齿进给量作为输入,铣削力在x、y、z三个方向的分量作为输出,建立了MATLAB瞬时铣削力的预测模型。同时分析了模拟结果与实验数据之间产生误差的原因,对细微铣削加工的协调问题进行深入分析与综合研究具有重要的理论意义和现实意义。     

基于MATLAB的微细铣削力的分析

针对微细铣削不同于常规铣削的特点,建立了微单元正交切削模型,分析瞬时刀具受力情况。以切削深度、切削宽度、主轴转速及每齿进给量作为输入,铣削力在x、y、z三个方向的分量作为输出,建立了MATLAB瞬时铣削力的预测模型;同时分析了模拟结果与实验数据之间产生误差的原因,对细微铣削加工的协调问题进行深入分析与综合研究,具有重要的理论意义和现实意义。     

微细切削中侧刃的切削影响研究

尺度效应是微切削工艺中的一种特殊现象,通常用最小未变形切屑厚度来判定尺度效应发生的临界点。为了更好地理解微细铣削的切削机理,对铣刀钝圆半径与尺度效应之间的关系进行深入研究是有必要的。由于在铣削加工过程中,刀具大多数为径向进给,侧刃为主要切削刃,因此这里对仅有侧刃参与切削的情况进行了仿真与试验研究。通过对仿真中切屑形貌与试验中表面粗糙度的分析,分别确定了仿真与试验的最小未变形切屑厚度值。仿真与试验结果表明,微细铣削的两种工艺方式对最小未变形切屑厚度的影响有限,最小未变形切屑厚度为（0.28～0.40）倍的铣刀钝圆半径。同时,工件的材料属性对刀具侧刃的最小未变形切屑厚度有一定的影响。本研究可以用于指导微细铣削加工中对于不同刀具钝圆半径及工件材料加工参数的选择和量化,提高工件加工质量具有重要参考价值。     

激光诱导氧化辅助微细铣削TiB_2基陶瓷复合材料试验研究

陶瓷复合材料具有高硬度、高弹性模量、耐磨、抗化学腐蚀等诸多优异性能,在航空航天、微电子、汽车、切削刀具和生物医学等领域具有广泛应用前景,但其微细铣削加工中存在铣削力高、刀具磨损严重等问题。本文提出了一种激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工方法,并用该方法制备了TiB_2基陶瓷复合材料微结构。在激光辐照下,TiB_2基陶瓷复合材料氧化生成具有一定厚度的、疏松易去除的氧化层;在此基础上,利用微细铣削工艺依次去除氧化层、热影响层和少量基体材料,以获得高加工效率和加工质量。主要研究了铣削深度和每齿进给量对铣削力和表面粗糙度的影响规律,结果表明,随着铣削深度和每齿进给量的增大,铣削力逐渐增大;在铣削深度为2μm、每齿进给量为0.3μm/z时,已加工表面粗糙度最小,S_a为0.06μm;随着铣削深度和每齿进给量的增大,材料去除方式先后经历弹性滑动摩擦、延性模式和脆性模式三个阶段。     

异种材料微尺度铣削力试验与对比分析

在传统切削研究中,工件材料通常是均匀和各向同性的,但当切削过程从宏观尺度变化到介、微观尺度时,微铣削加工中起主要作用的因素与宏观铣削加工相比有很大不同。因此,微细铣削的研究必须考虑工件材料的影响。本文从理论上对螺旋微立铣刀受到的铣削力机理进行了分析,采用试验方法对微铣削不同工件材料时的微铣削力进行对比研究。在微铣削加工中,切削力随着微刀刃切入角度的变化而变化,其中微切削力的计算采用平均力。试验考虑主轴转速n、进给速度Vf、轴向切深ap以及不同工件材料对微切削力的影响,工件材料选择铝合金5083-O和6082-T6、钛合金Ti6Al4V、45钢、不锈钢304、工具钢SKH-9。试验结果表明:微铣削加工过程中的微切削力受铣削参数和加工材料影响,其中硬度、塑性越大的材料,切削力越大,材料的导热率越小,其微切削力越小。     

微细铣削技术研究综述

微细铣削可以加工三维自由曲面及复杂零件,其应用前景日益广阔。然而由于刀具尺寸及加工参数的急剧减小,微细铣削表现出显著不同于传统铣削的切削特性,因此近年来研究人员对微细铣削技术进行了广泛研究。微细铣削的加工过程复杂,涉及到许多方面,综述国内外在微细铣削方面的研究,总结了微细铣削加工过程中最小切削厚度、切削力、表面粗糙度、刀具磨损及其他方面研究的最新进展。探讨了微细铣削所研究的各方面的发展趋势,并对其应用前景进行了初步讨论。     

切削介质对微细铣刀磨损影响的试验研究

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究.在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律.同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质.结果表明:四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质.为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值.