瞬时铣削力数学模型及验证

在实际铣削加工中,由于铣削的断续性以及铣刀的多齿性,使得铣削力呈动态变化,动态变化的铣削力是造成工艺系统振动和工件变形的主要因素,因此建立准确的动态铣削力预测模型,是研究铣削加工工艺参数优化、铣刀结构参数优化和加工表面形貌预测的基础,并且对指导实际加工生产具有重要的意义。以微元铣削力为基础,通过计算某一时刻参与铣削的切削刃长度构造瞬时铣削力数学模型,并且结合试验验证了此模型的有效性,此模型为优化铣削加工提供了理论依据。     

TA15钛合金结构件高效铣削解决方案研究

对TA15钛合金材料性能及切削加工工艺性进行了分析,论述了TA15钛合金零件高效铣削有关的机床、刀具、加工方案等的注意事项及要求,得出了可用于钛合金高效数控铣削加工适用的刀具参数及切削参数。     

基于正交试验法的钛合金铣削试验及分析

采用四因素四水平正交试验法对钛合金工件进行铣削试验,通过分析稳定切削图谱,并对铣削力进行极差分析,建立钛合金工件切削经验公式;同时分析加工参数对铣削力的影响,给出以铣削力最小为优化目标的各工艺参数,为后续的钛合金工件切削加工的理论和试验研究提供基础。     

金刚石圆柱铣刀铣削花岗岩的铣削力研究

铣削力是评价机床功率、金刚石刀具切削性能和使用寿命的关键因素。金刚石圆柱铣刀铣削花岗岩时,选用不同的进给速度f、切削深度a_p和主轴转速n等加工参数,所产生的切削力也各不相同。铣削力测量装置是由数控立式铣床、金刚石圆柱铣刀、压电测力仪、电荷放大器、A/D转换板、计算机等一系列仪器组成。通过依次改变加工参数,从而获得铣削力试验数据,进而设计正交试验,采用极差分析法分析三因素对铣削力影响的主次关系,为优化加工工艺参数、提高刀具使用寿命和充分发挥刀具的切削性能提供良好的理论依据。     

钛合金薄壁件铣削试验及相关铣削力模型的研究

为研究钛合金薄壁件铣削工艺,设计了钛合金薄壁件四因素-四水平正交铣削试验,通过对所得数据(切削力和粗糙度)进行极差分析,获得了各加工参数对铣削力的影响;同时建立了钛合金薄壁件切削力经验公式和粗糙度经验公式,为后续的钛合金薄壁件铣削加工提供了理论研究基础。     

纯镍的铣削试验研究

本文通过对难加工材料纯镍的铣削试验,采用几种高速钢铣刀,改变刀具的几何参数,寻找到各高速钢铣刀的切削用量及其磨损量。得出了铣削纯镍材料的最佳铣刀及切削用量、几何参数。     

钛合金铣削仿真分析及实验研究

由于良好的综合性能,钛合金被广泛应用,但钛合金加工性能差,刀具易磨损。为了提高钛合金铣削刀具寿命,设计正交实验,运用AdvantEdge FEM软件对TA15钛合金进行了三维铣削仿真,分析了切削温度与铣削参数之间的关系。基于铣削参数-温度图,并结合切屑云图,给出了优化后的铣削参数。铣削实验表明,仿真分析可以优化铣削参数...     

高效干式切法盘形齿轮铣刀铣削力的研究

利用干式盘形成形齿轮铣刀在铣齿机上加工齿轮是提高齿轮加工效率有效途径。铣削力是其中的关键因素。研究了齿轮铣削中的顺铣和逆铣两种工艺方法,推导了铣削力计算公式。实验验证,计算的铣削力与实际铣削力基本吻合,该铣削力计算公式可以为铣削工艺选择提供参考。     

3D打印钛合金构件和钛合金锻件铣削加工性能对比研究

3D打印钛合金作为航空航天领域的一种新兴材料,其切削加工性能一直受到极大关注。本文对3D打印钛合金构件和钛合金锻件进行正交铣削试验,对比分析了两种材料在铣削力、铣削温度和刀具磨损等方面的异同,得出了两种材料铣削加工性能的差异,本研究可对加工生产提供指导。     

高效加工TC4钛合金的铣削过程数值模拟

目前,难加工材料TC4钛合金在切削过程中存在加工效率低、加工表面质量差和刀具使用寿命低等难题。本文针对提高TC4钛合金的加工效率问题,在高速铣削条件下对立铣刀不同轴向切深侧铣加工TC4钛合金进行仿真研究。利用ABAQUS软件建立三维铣削有限元模型并进行相应仿真试验,获取和分析了不同切削条件下的铣削温度场和铣削力波形,并对比了切屑形态。本研究可为高效铣削TC4钛合金实际加工提供理论依据。     

内置被动阻尼器减振铣刀的实验测试

提出一种长径比接近8的内置被动阻尼器减振铣刀结构。开展阻尼器模态测试,确定最优结构设计方案。对内置被动阻尼器减振铣刀进行周向模态测试,研究减振铣刀在不同方位的动力学特性。选取铝合金和钛合金工件材料,开展多组切削参数组合下的切削实验测试。在铝合金切削时,减振铣刀的加工噪声、切削力和表面粗糙度比无阻尼铣刀平均下降了52.1%,49.5%和73.4%;在钛合金全槽铣削时,能够在无阻尼铣刀出现明显颤振的切削条件下实现平稳切削。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中，刀具载荷变化大，瞬态铣削力有突变现象，影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力，首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程，得到瞬时未变形切屑厚度模型；然后,基于铣削微元的思想，建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型，该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响；最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明，预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性，在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内，验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

对数螺线铲齿成形铣刀切削性能试验

传统的阿基米德螺线齿背的铲齿成形铣刀在重磨前刀面后,切削刃上各点的后角将发生变化,从而影响刀具切削性能的稳定。若改用对数螺线作为铣刀铲背曲线,则克服了阿基米德螺线的不足。本文在两种不同铲背曲线成形铣刀的铣削对比试验基础上,分析了重磨前后铣削力、刀具磨损、工件尺寸精度以及表面粗糙度的变化状况,试验结果表明重磨后,与阿基米德螺线成形铣刀相比,对数螺线成形铣刀能改善刀具的切削性能稳定性。     

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。     

Effects of Cutting Parameters on Tool Insert Wear in End Milling of Titanium Alloy Ti6A14V

Titanium alloy is a kind of typical hard-to-cut material due to its low thermal conductivity and high strength at elevated temperatures, this contributes to the fast tool wear in the milling of titanium alloys. The influence of cutting conditions on tool wear has been focused on the turning process, and their influence on tool wear in milling process as well as the influence of tool wear on cutting force coefficients has not been investigated comprehensively. To fully understand the tool wear behavior in milling process with inserts, the influence of cutting parameters on tool wear in the milling of titanium alloys Ti6Al4 V by using indexable cutters is investigated. The tool wear rate and trends under different feed per tooth, cutting speed, axial depth of cut and radial depth of cut are analyzed. The results show that the feed rate per tooth and the radial depth of cut have a large influence on tool wear in milling Ti6Al4 V with coated insert. To reduce tool wear, cutting parameters for coated inserts under experimental cutting conditions are set as: feed rate per tooth less than 0.07 mm, radial depth of cut less than 1.0 mm, and cutting speed sets between 60 and 150 m/min. Investigation on the relationship between tool wear and cutting force coefficients shows that tangential edge constant increases with tool wear and cutter edge chipping can lead to a great variety of tangential cutting force coefficient. The proposed research provides the basic data for evaluating the machinability of milling Ti6Al4 V alloy with coated inserts, and the recommend cutting parameters can be immediately applied in practical production.     

高速铣削铝合金时切削力和表面质量影响因素的试验研究

对高速铣削典型铝合金框架结构工件时的切削力和加工表面质量进行了试验研究。在高速进给铣削时 ,当进给方向发生改变 ,机床的加减速特性将导致在拐角处进给量减小、铣刀切入角增大 ,从而引起切削力增大和加工振动。在恒切削效率条件下高速铣削铝合金的试验结果表明 ,高速铣削时宜采用较小的轴向切深和较大的径向切深 ,以减小铣削力、提高加工表面质量 ;刀具动平衡偏心量是高速铣削时引起轴向振纹的主要原因     

PCBN刀具和硬质合金刀具铣削GCr15的对比试验研究

在干式切削的条件下,采用单因素试验法,比较分析了PCBN刀具和硬质合金刀具铣削轴承钢GCr15的差异。结果表明:PCBN刀具在铣削过程中不产生积屑瘤,可获得更好的表面粗糙度,后刀面的磨损较小。     

涂层硬质合金铣刀组织性能研究

针对3种涂层硬质合金铣刀铣削性能差异,通过表面轮廓仪、接触角测量仪,表征涂层的表面状态和基体的硬度,洛氏硬度压痕法和Zeiss超景深三维显微镜表征涂层与基体的结合强度,扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法(EDS)分析涂层表面-界面形貌、化学元素分布,铣削420模具钢实验表征切削性能,研究涂层刀具组织差异对切削性能的影响,为涂层选用提供实际和理论依据。结果表明:涂层铣刀铣削性能不仅与涂层种类和结合力相关,还与铣刀基体材料有关。涂层铣刀涂层种类较好,涂层结合力优异,基体脆性小,切削性能优异;涂层刀具涂层种类优异,涂层结合力一般,基体脆性小,切削性能良好;涂层刀具涂层种类优异,涂层结合力良好,基体脆性大,切削性能一般。     

钛合金Ti6Al4V铣削力试验分析

对钛合金Ti6Al4V进行了铣削试验,测量了铣削过程中的切削力.利用最小二乘法对试验数据进行回归分析,建立了切削力的经验模型,得出了切削参数对切削力的影响规律,为优化切削参数、研究切削机理提供了参考依据.     

薄壁工件铣削加工变形的预测

以铣削力模型和ABAQUS有限元分析软件为基础,采用考虑了刀具/工件变形耦合效应、材料去除效应以及工件变形引起铣削力加载点变化等因素的仿真预测方法,建立了薄壁工件加工变形预测的有限元分析模型,并对航空钛合金框体工件进行了铣削加工变形预测及试验验证,仿真结果与试验数据吻合较好。