金刚石刀具高速精密切削加工的研究

采用聚晶金刚石刀具和天然金刚石刀具对LY12高强度铝合金进行了高速精密切削试验 ,系统研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明 ,在比常用切削速度高 8倍的高速切削速度范围内(v=80 0～ 12 0 0m/min) ,采用圆弧刃天然金刚石刀具可获得Ra0 0 4～ 0 0 6 μm的高光洁加工表面 ;采用直线刃聚晶金刚石刀具可获得Ra0 0 7～ 0 1μm的光洁加工表面。切削速度对加工表面粗糙度的影响主要受到机床动态特性的制约 ;进给量的选择范围较大 ;背吃刀量对加工表面质量影响极大 ,为获得较小表面粗糙度必须合理选用背吃刀量     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛，切削加工过程中易形成积屑瘤，导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究，通过改变背吃刀量和进给量，进行ZL109铝合金棒材切削加工，分析表面粗糙度的演变规律，并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大，且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25～0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时，加工表面粗糙度值最小，表面完整性最好，并且刀刃损伤程度最轻。     

PCD刀具车削铝合金表面粗糙度的研究

影响PCD刀具车削铝合金表面粗糙度的主要因素是切削速度、进给量、背吃刀量。以黄金分割法设计了实验方案,优选了三因素的水平范围,用等距法设置了水平值。实验结果表明,对工件车削表面粗糙度影响最大的因素是进给量,次之是切削深度,切削速度的影响最小。通过正交实验法验证了上述实验数据并筛选了含优区间,获得了本工艺的最佳切削参数。     

PDC刀具切削参数对切削力和表面粗糙度的影响

研究了PDC刀具的切削参数对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明进给量和背吃刀量是影响切削力的主要因素,切削速度对切削力的影响较小。小进给量、高切削速度有助于提高工件表面光洁度。     

基于DEFORM的整体CBN刀具切削钛合金的有限元分析

利用DEFORM-3D有限元软件对整体CBN刀具车削钛合金进行了三维仿真,采用单因素试验法模拟分析CBN刀具车削钛合金时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明:对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的影响最弱。切削温度方面,切削速度对其影响最大,背吃刀量最小。     

单晶金刚石刀具切削有色金属磨损机理研究

研究单晶金刚石刀具切削有色金属的磨损机理,分析切削过程影响加工工件表面粗糙度的影响因素和切削速度、进给量、背吃刀量等因素对积屑瘤生成的影响,以及积屑瘤对刀具切削力的影响。给出了切削过程中刀具与工件接触区温度和压力过高,导致金刚石刀具刃口发生石墨化、溶解、崩刃等磨损破损。前后刀面磨损、崩刃是金刚石刀具磨损主要形态。金刚石刀具磨损是微观磨损的不断积累,其磨损程度与磨损速度取决于金刚石碳原子在有色金属或在其它非金属材料原子中的溶解率。     

PCBN刀具硬态切削淬硬轴承钢GCr15表面粗糙度试验与预测

对典型淬硬轴承钢GCr15进行了不同切削用量和不同PCBN刀具几何参数条件下的表面粗糙度切削试验。试验分析表明,进给量和刀尖圆弧半径是影响表面粗糙度的主要因素,背吃刀量对表面粗糙度影响较小,但背吃刀量和切削速度的交互作用对粗糙度有显著影响。运用反应曲面法（RSM）建立了硬态切削表面粗糙度预测模型,通过试验验证了预测模型的准确性。     

定距螺旋桨切削参数优化试验研究

螺旋桨是飞机、轮船的重要动力推进装置,其桨叶表面加工质量是降低噪音和提高使用寿命的基础。为了提高切削加工效率及零件表面质量,采用不同切削参数设置进行镍铝青铜合金螺旋桨铣削加工试验,对比分析不同切削加工参数下切削力和加工表面粗糙度变化,得出进给量对表面加工质量影响最大,其次分别为切削速度和背吃刀量。因此,综合考虑加工效率和零件表面加工质量等因素,在粗加工、半精加工阶段可采用较小进给量、较大切削速度和背吃刀量的工艺参数设置;而在精加工阶段则可采用小进给量和背吃刀量、较大切削速度的参数设置,并最终通过实验验证工艺参数设置的合理性。     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

基于用户材料二次开发的Ti6Al4V切削加工三维有限元模拟

采用Ti6Al4V在大应变、高应变率和高温条件下的流动应力模型,通过用户材料二次开发写入Deform-3D材料库中,在此基础上开展了不同参数条件下Ti6Al4V高速车削加工的热—力耦合有限元模拟试验,对切削力、切削温度和刀具磨损随切削参数的变化进行深入研究。与试验结果的比较表明,采用二次开发的用户材料模型,可以提高切削力仿真精度,实现对整个切削过程的更准确预测。对切削力影响由大到小依次是背吃刀量、进给量、切削速度。从切削力的角度来选择切削参数时,优先选取较高的切削速度,其次考虑较大的进给量。对切削温度影响最大的是切削速度,且切削速度与切削温度呈正比关系,背吃刀量影响最小。从切削温度角度选择切削参数时,应选用较大的进给量和背吃刀量,适当减小切削速度。切削速度对刀具磨损的影响最大,所以,为了延长刀具的使用,必须合理地选择切削速度。     

1Cr11Ni23Ti3MoB不锈钢切削加工性能试验分析

对1Cr11Ni23Ti3MoB奥氏体热强不锈钢的切削加工性能进行试验分析,采用二次正交旋转组合试验设计方法,研究切削速度、进给量、切削深度等工艺参数对刀具磨损和加工表面粗糙度的影响规律.分析结果表明,采用涂层刀具切削1Cr11Ni23Ti3MoB不锈钢时,磨损机制主要包括磨损初期的前刀面月牙洼磨损和剧烈磨损阶段的涂层剥落.刀具磨损量与切削深度、切削时间为正相关,与进给量、切削速度为负相关,对刀具磨损量影响最大的工艺参数是切削深度.加工表面粗糙度值随切削速度的提高和切削深度的增大而减小,随进给量的增大而增大,对加工表面粗糙度影响最大的工艺参数是切削速度.     

高速切削铝合金2024-T4切削力的仿真研究

利用有限元软件Advant Edge设计以切削力为目标,以切削速度、进给量和背吃刀量为自变量参数的三因素四水平正交试验,对硬质合金刀具切削2024-T4铝合金的加工过程进行2D仿真,研究了切削参数对切削力的影响规律。采用极差分析获得切削参数的最优组合,通过方差分析获得切削参数对切削力的显著性。结果表明:背吃刀量对切削力影响最大,切削速度影响最小,最优切削参数都是u_c=1250m/min,f=0.09mm/r,a_p=0.2mm;背吃刀量和进给量对F_x的影响显著,切削速度对F_x的影响不显著,切削速度、进给量和背吃刀量对F_y的影响显著。     

PCBN刀具切削堆焊钴基合金的试验研究

采用PCBN刀具对堆焊钴基高温合金层进行切削试验,研究不同的切削用量和刀尖圆弧半径对表面粗糙度和切削力的影响规律,并采用离差分析法对其影响程度进行评估。试验结果及分析表明:切削加工堆焊钴基合金时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律有别于传统切削理论,这是因为钴基堆焊合金特有的物理机械性能、堆焊层组织状态、PCBN刀具的性能特点及所选取的几何参数使切削区域材料性能变化和刀具磨损特征不同于传统切削理论所致。试验获得的表面粗糙度值较小,符合以车代磨的加工工艺要求。由离差分析结果可知,进给量对表面粗糙度、主切削力和背向力影响最大,背吃刀量对进给力的影响最大。     

基于车削试验法的刀具摩擦性能研究

针对316不锈钢的切削力大、刀具磨损快以及切削温度高等问题,对其提升加工性能、降低切削分力、减小刀-屑间的摩擦阻力、优化切削参数等方面进行了研究。提出了利用车削试验法在正交切削参数下研究刀具摩擦性能,利用YW1硬质合金车刀在干切削条件下对316不锈钢棒料进行了车削试验;分析了切削参数对刀-屑间的摩擦特性的影响,并使用Third Wave AdvantEdge有限元软件对切削进程进行了仿真分析。仿真结果表明:切削参数的3个因素在干切削环境下对刀-屑间的摩擦系数μ的影响程度,从大到小依次为:进给量、切削速度、背吃刀量;以刀-屑间的摩擦系数μ最小选择最优参数组合为:切削速度V_c(120 m/min)、进给量f(0.2 mm/r)、背吃刀量a_p(1 mm)。     

PCBN刀具高速切削钛合金切削性能研究

采用PCBN刀具对钛合金TC4进行了高速车削试验,从切削力、工件表面粗糙度和刀具寿命等方面分析了PCBN刀具加工钛合金的切削性能,并与未涂层硬质合金刀具、涂层硬质合金刀具作了比较,证明了在高切削速度、低进给量和小背吃刀量的条件下,PCBN有着较长的刀具寿命。     

高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削表面粗糙度试验,分析了切削用量和刀具变量对表面粗糙度的影响规律,并建立了表面粗糙度的经验公式。表面粗糙度随着切削速度的增大而减小,随着进给量和背吃刀量的增大而增大,随着刀尖圆弧半径的增大,表面粗糙度先减小后增大。在相同条件下,陶瓷刀具加工后的工件表面粗糙度好于PCBN刀具;由表面粗糙度的经验公式可知,对表面粗糙度影响最大的因素是切削速度,其次是进给量和背吃刀量,而刀尖圆弧半径对其影响较小。     

基于镍基合金车削粗糙度与金属切除量研究

高温合金GH4169具有良好的力学性能,由于材料的硬度等特性,在加工制造过程中难以保证零件的表面粗糙度。文中采用正交实验法对材料切削过程中的表面粗糙度、金属切除量进行实验研究,由切削速度、背吃刀量及进给量的分析可知：随着切削速度增加,零件表面粗糙度降低;随着背吃刀量与进给量的增加,零件的表面粗糙度增大;金属切除量随着切削三要素的增加而增加。通过车削实验对高温合金GH4169表面粗糙度与金属切除量参数分析,建立其最优预测模型,为以后加工高温合金GH4169奠定了理论基础。     

铝基复合材料精密加工试验研究

文中通过采用PCD刀具进行SiCW增强铝基复合材料的精密切削试验，用原子力显微镜AFM对加工表面的微观形貌进行检测分析，表明SiCW／Al复合材料的加工表面粗糙度值可以达到精密级，但比切削铝基体材料获得的表面粗糙度值更大，且粗糙度值随着切削速度的增加、进给量的减小而减小，而与背吃刀量的关系不大。