Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁表面粗糙度研究

基于正交试验,采用Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁,研究切削速度、进给量和背吃刀量对表面粗糙度的影响及机制,为N型HT250的切削提供理论依据。结果表明:Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具切削N型HT250的表面粗糙度优于普通HT250,尤其在低切削速度(v_c=100 m/min)的情况下,N型HT250表面粗糙度更具优异性;对N型HT250表面粗糙度影响最显著的因素是进给量,其次是背吃刀量,切削速度对表面粗糙度的影响程度相对较小;表面粗糙度随着进给量的增加而显著增加,随着背吃刀量的增加先减小后增大,当a_p=1 mm时,表面粗糙度综合表现最佳。     

基于响应面法的环网柜接线套管干切削工艺参数优化研究

采用干切削加工是修复环网柜接线套管表面烧蚀、裂痕的一种有效方法。利用单因素试验研究切削用量在未涂层、TiAlCrN涂层和TiAlSiN涂层刀具下对切削力的影响规律。在单因素试验的基础上运用Box-Behnken中心组合试验方法,采用性能最优的TiAlSiN涂层刀具对环网柜接线套管切削工作参数进行试验研究,以切削速度、进给量和背吃刀量为试验因素,以刀具切向力、轴向力、径向力为试验指标进行三因素三水平二次旋转回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析各切削工艺参数对切削性能的影响,并对试验因素进行综合优化。试验结果表明：影响切削力显著顺序为背吃刀量＞进给量＞切削速度;最优参数组合为切削速度94.589 m/min、进给量0.097 mm/r、背吃刀量0.501 mm,此时刀具切向力为11.75 N、轴向力为34.80 N、径向力为19.53 N;验证试验结果与理论优化值基本吻合。     

γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度研究

γ-TiAl合金因具有良好的高温物理和力学性能而广泛应用于航空航天、汽车等领域。通过γ-TiAl合金铣削加工正交试验,分析了切削参数对加工表面粗糙度的影响规律。研究表明:γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度的重要影响因素为背吃刀量和每齿进给量,其次是切削速度;切削速度、背吃刀量、每齿进给量之间的两两交互作用对表面粗糙度的影响不显著;表面粗糙度随着背吃刀量和每齿进给量的增加而增大,随着切削速度的增加先增大后减小。利用偏最小二乘回归法建立了基于切削参数的表面粗糙度的数学预测模型,通过模型的相关性分析以及F检验,验证了该模型具有较好的精度,能够满足表面粗糙度的一般性预测要求。在此次试验条件下获得最小表面粗糙度的切削参数为切削速度v_c=40 m/min、每齿进给量f_z=0.005 mm/z和背吃刀量a_p=0.05 mm。     

QSn7-0.2锡青铜连杆衬套车削加工参数优化

以强力旋压加工后的锡青铜连杆衬套为研究对象,采取田口试验优化算法研究了切削速度、进给量和背吃刀量对连杆衬套表面粗糙度的影响。通过设计正交试验表对精车后衬套表面粗糙度进行测量并且对比精车后轮廓算术平均偏差Ra和微观不平度10点高度偏差Rz的信噪比极差值,然后分析这3个加工参数对于刀具寿命的影响,最后得到了3种参数对于表面粗糙度的影响程度为:进给量切削速度背吃刀量,以及传统经验取值范围内的最优参数组合:车削速度为190mm/min;进给量为0.04mm/r;背吃刀量为0.2mm。     

45~#调质钢车削表面粗糙度研究

为提高数控车削45~#调质钢的加工表面粗糙度,基于正交试验法和单因素试验法设计车削试验,通过极差和方差分析法对试验结果进行分析,研究切削用量三要素(切削速度、进给量和背吃刀量)对加工表面粗糙度的影响。结果表明:影响车削加工表面粗糙度的显著性参数依次为切削速度背吃刀量进给量;单因素试验法分析结果表明加工表面粗糙度随切削速度的增加而降低,随进给量和背吃刀量的增加而增大。     

切削用量对镍基高温合金GH4169表面粗糙度试验研究

文章在单因素条件下进行了车削GH4169的表面粗糙度试验,得到了切削用量(切削速度、进给量、背吃刀量)的改变对表面粗糙度Ra、Rmr(c)的影响规律,分析了所导致表面粗糙度变化的原因。试验结果表明:表面粗糙度值Ra的影响程度从大到小依次为进给量、切削速度和背吃刀量。Ra值随着进给量的增加呈线性增大,Ra值随着切削速度增大呈先减小后增大,Ra值随背吃刀量的增加而缓慢增大。背吃刀量对粗糙度轮廓的支承长度率Rmr(c)的影响最大,切削速度次之,进给量影响较小。     

300 M超高强钢车削加工表面质量

目的研究切削参数对300M超高强度钢加工表面质量的影响。方法选用硬质合金刀具车削加工300M超高强度钢,研究切削参数对表面加工硬化、残余应力及表面粗糙度的影响。通过HXD-1000显微硬度检测仪、X-350A型X射线应力测试系统、TR240表面粗糙度测量仪对实验过程进行检测分析。通过单因素试验研究影响表面粗糙度的主次因素,并通过正交试验,以进给量f、切削速度v、刀尖圆弧半径rε、背吃刀量a_p为变量建立表面粗糙度的预测模型。结果背吃刀量a_p=0.2 mm,切削速度v为60~120 m/min,进给量f为0.1~0.25 mm/r时,300M钢经切削加工后,维氏硬度在467~550HV范围内变化。切削速度从60 m/min增大至200 m/min时,表面残余应力从压应力-59.13 MPa变为拉应力257.33 MPa,次表层残余应力的最大残余压应力从-147.46 MPa增大到-422.65 MPa,并且层深至50μm左右处,工件材料的加工变质层结束。结论表面硬度随着进给量和切削速度的增大而减小,并且越往里层,硬度越低,直至达到基体的硬度。影响表面粗糙度的最主要因素为进给量,其次是刀尖圆弧半径,再次为切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响最小。建立的表面粗糙度预测模型通过了试验验证,具有很高的加工精度。     

基于响应曲面法的钛合金干式车削工艺参数优化

为了提高钛合金干式车削加工质量,采用响应曲面法对主要车削工艺参数进行了优化,以工件表面粗糙度Ra和刀具磨损量VC作为评价指标,设计了切削速度、背吃刀量和进给量三因素的Box-Behnken实验模型。利用方差和拟合残差概率分布分析三因素的显著性及交互作用,并结合实验检验所建表面粗糙度和刀具磨损二阶响应预测模型的有效性。响应曲面法优化后的最佳工艺参数为:切削速度20 m/min、背吃刀量0.1788 mm、进给量0.1 mm/r,此时得到的表面粗糙度和刀具磨损量为1.031μm和155.6μm,与预测值的误差分别为:9.93%和1.58%。结果表明:基于响应曲面法的钛合金干式车削表面粗糙度和刀具磨损量预测模型准确有效。     

CVD金刚石厚膜刀具切削参数对切削力及粗糙度影响的研究

为了探究CVD金刚石厚膜刀具切削参数(包括刀具后角、刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度)对切削力和被加工表面粗糙度影响的初步规律,采用单因素方法进行了一系列CVD金刚石厚膜刀具车削仿真和试验研究。结果表明:AdvantEdge有限元仿真软件模拟切削力过程有一定的准确性;在试验参数范围内,随着刀具后角的增大,切削力和表面粗糙度都是先减小后增大,当后角为11°时,切削力和表面粗糙度值最小;随着刀尖圆弧半径的增大,切削力逐渐增大,而表面粗糙度则逐渐减小;随着切削速度的增大,切削力和表面粗糙度都是先增大后减小,当切削速度为90m/min时,切削力和表面粗糙度值最大;随着进给量的增大,切削力和表面粗糙度都显著增大;随着切削深度的增大,切削力和表面粗糙度都逐渐增大,但切削深度对表面粗糙度的影响较小。     

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.     

硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究

本文利用环形电镀金刚石线锯对硬脆材料单晶硅、LT55陶瓷进行了切割试验,研究了锯切力、材料加工表面质量及锯丝的磨损.研究发现,在相同加工参数下,切割LT55陶瓷时的法向力与切向力之比小于单晶硅,与磨削相比,线锯加工的法向力与切向力之比非常小;在本实验条件下,单晶硅和LT55陶瓷均为脆性去除方式;因为LT55陶瓷断裂韧性高,在同样加工条件下,陶瓷加工表面质量优于单晶硅;恒进给压力条件下,锯丝速度增加,粗糙度值略微减小,恒进给压力增加,粗糙度值明显增大;锯丝首先在焊口处断裂,由于锯丝不能自转,沿锯丝圆周方向磨损不均匀.     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

微结构砂轮对不同陶瓷的磨削性能

基于阵列微孔的微结构砂轮和普通砂轮对氧化铝、氮化铝、氧化锆及氮化硅陶瓷材料的不同磨削性能,对比研究不同砂轮和不同陶瓷材料的磨削力、比磨削能、表面粗糙度及表面崩边特征。结果表明:相比普通砂轮,微结构砂轮提高了氧化铝、氮化铝及氧化锆陶瓷的磨削力和比磨削能,降低了表面粗糙度,而对氮化硅陶瓷的磨削力及表面粗糙度影响不明显;相比其他陶瓷,氮化硅陶瓷具有较高的磨削力和比磨削能。从磨削加工表面特征上看,氧化铝、氮化铝陶瓷以脆性去除方式为主,氧化锆以塑性去除为主,而氮化硅则兼具塑性和脆性去除特征;微结构砂轮加工表面崩边尺寸大于普通砂轮的崩边尺寸,氧化铝和氮化铝陶瓷的表面崩边尺寸明显大于氧化锆和氮化硅陶瓷的。      

Statistical analysis of surface roughness and cutting forces using response surface methodology in hard turning of AISI 52100 bearing steel with CBN tool

The present work concerns an experimental study of hard turning with CBN tool of AISI 52100 bearing steel, hardened at 64 HRC. The main objectives are firstly focused on delimiting the hard turning domain and investigating tool wear and forces behaviour evolution versus variations of workpiece hardness and cutting speed. Secondly, the relationship between cutting parameters (cutting speed, feed rate and depth of cut) and machining output variables (surface roughness, cutting forces) through the response surface methodology (RSM) are analysed and modeled. The combined effects of the cutting parameters on machining output variables are investigated while employing the analysis of variance (ANOVA). The quadratic model of RSM associated with response optimization technique and composite desirability was used to find optimum values of machining parameters with respect to objectives (surface roughness and cutting force values). Results show how much surface roughness is mainly influenced by feed rate and cutting speed. Also, it is underlined that the thrust force is the highest of cutting force components, and it is highly sensitive to workpiece hardness, negative rake angle and tool wear evolution. Finally, the depth of cut exhibits maximum influence on cutting forces as compared to the feed rate and cutting speed.     

氮化硅陶瓷磨削表面质量的建模与预测

目的提升氮化硅陶瓷加工质量和效率,提高粗糙度模型预测精度。方法提出塑性与塑-脆性去除转变临界切深hc1和塑-脆性与脆性转变临界切深hc2,然后对原有模型进行修正,并引入塑性去除粗糙度修正系数φ1、τ1和塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2、τ2,建立基于不同去除方式的粗糙度Ra预测模型,后通过磨削实验对系数进行求解,并得出磨削参数对粗糙度和表面形貌的影响。结果塑性去除粗糙度修正系数φ1=5.872×10^-6、τ1=0.1094,塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2=1.299×10^-5、τ^2=0.1582。砂轮线速度vs由30 m/s增大到50 m/s,粗糙度Ra由0.366μm减小到0.266μm,去除方式由脆性断裂向塑性变形转变,表面质量变好。磨削深度ap由5μm增大到45μm,粗糙度Ra由0.252μm增大到0.345μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。工件进给速度vw由1000 mm/min增大到9000 mm/min,粗糙度Ra由0.227μm增大到0.572μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。模型预测值与实验值的相对误差δ在2.1%~8%之间。结论在加工中应控制磨削深度和工件进给速度,适当提高砂轮线速度,以保证加工精度和效率。基于不同去除方式的粗糙度预测模型,可较为精准地预测实际加工情况。     

钎焊金刚石薄壁钻钻磨氮化硅陶瓷孔的试验研究

使用单层钎焊金刚石薄壁钻,进行钻磨氮化硅陶瓷的试验。首先研究氮化硅陶瓷材料的去除机理,主要包括脆性去除和塑性去除,且脆性去除占主要部分。其次研究刀具壁厚、主轴转速和钻压对加工效率的影响。结果表明:三个参数存在的最佳值分别为1.5 mm、710 r/min和613 N;并且壁厚不宜超过2 mm,主轴转速不宜超过900 r/min,钻压应在500~705 N范围内,钻压低于330 N时刀具会打滑。      

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

Cutting performance of diamond tools during ultra-precision turning of electroless-nickel plated die materials

This study is an attempt (a) to observe the wear characteristic of diamond tool with 200 km cutting distance and to study the effects of wear on the surface roughness and cutting forces and (b) to optimize various cutting parameters such as depth of cut, feed rate, spindle speed and phosphorus content. The experimental results showed that tool wear was not so significant although some defects on rake face were observed after cutting 15.6 km. Further cutting showed that the surface roughness increases with cutting distance, and that the cutting forces were larger than thrust force at the beginning of cutting, but after cutting 130 km, thrust force became larger and increased rapidly. It was also observed that forces increase with the increase of depth of cut, spindle speed and feed rate, and decrease with the increase of phosphorus content of the plating. Depth of cut has no significant effect on surface roughness, while it increases with increase of feed rate and decreases with the increase of percentage of phosphorus content in the workpieces. In case of spindle speed, surface roughness decreases with the increase of spindle speed up to a certain value and then starts to increase with the increase of spindle speed.     

工艺参数对单晶硅超精密加工切削力的影响

为了了解单晶硅超精密车削过程中不同切削参数及刀具前角对切削力的影响,利用单晶金刚石车刀对单晶硅进行单因素变量超精密车削试验。试验结果表明:进给量f和切削深度a_p对X、Y、Z方向的切削力F均有增大的趋势;而在切削速度v_c增加时,各方向的F逐渐减小;切削前角减小时,切削力反而增大。通过各因素对切削力F的变化幅值可以得到,对F影响较大的参数为a_p及f。选取最佳组合参数对单晶硅进行超精密切削试验,得到极为光滑的表面。