多目标决策的微织构球头铣刀切削性能评价

在球头铣刀的铣削过程中,表面微织构具有抗磨减磨作用,为了进一步研究微织构球头铣刀的切削性能,依据多目标决策理论,利用指数标度的层次分析法建立了球头铣刀切削性能评价体系,结合模糊综合评价法及钛合金铣削实验,对球头铣刀的切削性能进行分析,并给出了球头铣刀的综合评价值.研究结果表明:微织构球头铣刀与无织构球头铣刀相比,不仅减小了切削力、切削热而且提高了工件表面质量,其切削性能综合评价值为0.578高于无织构球头铣刀的0.422,由此表面微织构对球头铣刀切削性能改善效果显著.     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.     

表面微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响

为了分析微坑织构对球头铣刀片的应力与变形的影响,利用DEFORM-3D有限元分析软件对钛合金TC4进行了动态仿真,得到了X、Y、Z方向的切削力.将切削力施加在球头铣刀片相应的接触区域上,借助ANSYS进行静力仿真,分析了微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响,并采用正交试验和极差分析法优化织构参数.结果表明,微坑织构可以增大铣刀片的等效应力,并减少铣刀片变形;织构参数对结构强度影响顺序为:间距直径距刃深度.     

微织构球头铣刀铣削钛合金表面粗糙度预测

为了研究微织构球头铣刀铣削钛合金加工表面的表面粗糙度,采用正交试验法,进行了微织构球头铣刀铣削钛合金的试验,得出了微坑织构参数与表面粗糙度之间的变化规律并分析了影响机理。利用极差分析法确定了各因素对表面粗糙度影响的主次顺序。通过回归分析原理,建立了表面粗糙度预测模型。统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型是显著的。并对表面粗糙度的预测值与试验观测值进行了对比,证实了模型的可靠性。     

表面沟槽微织构刀具高速微车削试验研究

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面置入沟槽微织构,达到增强刀具减磨排热、抗粘结以及刀具抗磨能力。利用激光加工技术在微型车刀表面加工沟槽微织构;使用自行研制的高速微车削实验装置进行AL6061微加工实验,并针对刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度等三个方面进行评价。试验结果表明,沟槽微织构在提高刀具减摩性能及改善切屑形态和已加工表面质量方面效果良好。     

球头铣刀切削力的预报

针对球头铣刀铣削特点,采用微分化方法建立了球头铣刀切削力数学模型．通过对球 头铣刀铣削微元切削层参数的描述,分析了切削层厚度对球头铣刀主切削力的影响．为实现球 头铣刀切削力的准确预报及铣削工艺参数的优化奠定了基础．     

带圆角圆弧头铣刀设计的关键技术

淬硬钢为典型难加工模具材料,其加工过程中受强热力耦合载荷作用,易导致刀具磨破损,进而降低模具加工表面质量。为了提高工件加工表面质量和刀具寿命,对带圆角圆弧头铣刀的设计进行了研究。首先,结合球头立铣刀和平底圆角立铣刀切削特性,提出了一种适用于大型淬硬钢模具加工的带圆角圆弧头铣刀。其次,对带圆角圆弧头铣刀几何特征进行定义,建立了铣刀轮廓面数学模型,推导了螺旋切削刃参数方程。最后,通过仿真、刀具磨削试验和检测中心对所设计的带圆角圆弧头铣刀进行了检验。检验结果表明:带圆角圆弧头铣刀的刀具直径、圆角半径、圆弧头半径、刃形的磨削精度误差范围在±0.001 mm以内,螺旋角、前角和后角的磨削精度误差范围在±0.05°以内,为刀具的推广应用提供了技术保障。     

基于田口法的微织构PCBN刀具织构参数优化

利用有限元分析软件ABAQUS研究微织构PCBN刀具车削Cr12MoV的过程,采用田口法进行正交试验设计,通过信噪比分析方法研究刀?屑实际接触面积、切削力和切削温度随织构参数的变化规律,并获得织构参数的最优组合。结果表明,刀?屑实际接触面积分别随织构槽宽和织构刃边距的增大而减小,织构槽宽和织构刃边距对刀具的切削性能影响最显著;与无织构刀具对比,选取最优织构参数组合的微织构PCBN刀具可使切削力降低5.2%,切削温度降低4.7%。     

水室封头高效加工层切铣刀优化设计及分析

针对在重型切削过程中,切削力和切削温度远高于普通切削,刀具失效严重制约加工效率和加工质量的问题,以重型切削的典型零件水室封头为研究对象,依据叠加原理,采用有限元方法,进行层切铣刀的优化设计及分析.首先进行切削实验,分析层切铣刀和面铣刀的切削性能;其次结合重型切削特点,从层切铣刀阶梯、刀具几何角度和不等齿距等方面,设计适合于加工水室封头的层切铣刀;然后通过有限元仿真优化主偏角和分析不等齿距对刀具固有频率的影响;最后对优化的层切铣刀进行铣削性能仿真验证.通过以上研究过程,为重型切削刀具设计及仿真分析提供参考和理论支撑.     

球头铣刀倒棱刃磨削砂轮轨迹建模

针对带有倒棱切削刃的球头铣刀的磨制中砂轮轨迹生成问题,首先采用解析几何的方法通过坐标系变换,建立了铣刀顶刃切削刃和倒棱面模型,并通过确定倒棱面方程中长度和角度参数的关系进而得到倒棱面磨削轨迹;然后分析了砂轮与倒棱面的接触关系,选用了平行砂轮,在此基础上建立了磨削球头铣刀倒棱面的砂轮中心轨迹和砂轮轴矢量数学模型;最后通过Matlab软件对磨削倒棱面的磨削轨迹、砂轮中心轨迹和轴矢量进行仿真,并采用Saacke磨床磨制了刀具样件,结果表明所建立的数学模型的正确性.     

球头铣刀使用寿命数学模型的建立

基于球头铣刀铣削方式及铣削参数的特点，采用微分化方法，建立了球头铣刀使用寿命数学模型．该数学模型在数控铣削用量优化中的应用，使优化目标与设计变量之间形成了确定的函数关系，保证了数控铣削加工优化的顺利实现．     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

关于球头铣刀的等螺距连续刃口曲线

球头铣刀是加工复杂曲面的重要工具,等螺距螺旋刃口的球头铣刀则具有易于制造的优势.在给出回转铣刀求等螺距铣刀刃口的通用几何模型基础上,根据初始条件和连接处连续条件,给出了球面后接柱面这种常见的球头铣刀的连续刃口设计模型,并就沟型设计、磨用砂轮设计等 NC 加工有关的问题研究提供了处理方案,为球头铣刀设计与制造提供了参考.     

基于球头铣刀刀具姿态的铣削稳定性影响机理分析

铣削颤振不仅会导致加工零件表面产生振纹，降低加工零件的表面质量，而且会加剧刀具的磨损和降低机床的寿命.针对加工过程中球头铣刀的刀具姿态对颤振的影响，构建刀具姿态影响下的铣削动力学模型，运用三阶牛顿-埃尔米特插值全离散法对铣削动力学模型进行求解，得到系统状态转移矩阵.用Floquet理论判断铣刀在不同刀具姿态下的铣削稳定性，构建球头铣刀的刀具姿态稳定性预测图.试验确定水平向上走刀方式稳定性最好，工件表面粗糙度最低，验证了稳定性预测图的有效性.     

关于球头铣刀的等螺距连续刃口曲线

球头铣刀是加工复杂曲面的重要工具，等螺距螺旋刃口的球头铣刀则具有易干制造的优势。在给出回转铣刀求等螺距铣刀刃口的通用几何模型基础上，根据初始条件和连接处连续条件，给出了球面后接柱面这种常的球头铣刀的连续刃口设计模型，并就沟型设计、磨用砂轮设计等NC加工有关的问题研究提供了处理方案，为球头铣刀设计与制造提供了参考。     

汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.     

等基圆锥齿轮齿面仿真加工

等基圆锥齿轮具有良好的承载能力和啮合性能,为了实现该种齿轮的精加工,基于其基本成形原理,在UG中对齿轮副进行建模,通过UG的CAM模块仿真加工等基圆锥齿轮:生成加工用球头铣刀模型,规划了走刀路径和切削区域,生成加工刀轨和数控加工代码.将生成的数控代码导入数控雕刻机导入到数控雕刻机中,使用球头铣刀对等基圆锥齿轮进行精加工,结果表明,刀轨路径的规划、数控代码和刀具模型均正确,进一步验证了该种齿轮数控加工的可行性,为等基圆锥齿轮的实际加工提供了实例.     

热熔回流工艺参数对微球形结构高度影响的仿真研究

应用Marc软件仿真光刻胶熔融变形过程,研究热熔回流工艺参数对尺寸规格D×h为Ф500μm×66μm的微圆柱光刻胶熔融后微球形结构高度的影响.对仿真结果进行正交实验法分析,得出最佳工艺参数组合;对仿真结果进行单因素实验法分析,研究不同工艺参数对微球形结构高度的影响规律.结果表明,最佳工艺参数组合:加热速率1℃/8,加热温度110℃,保温时间45 min;工艺参数对微球形结构高度的影响顺序为:保温时间>加热速率>加热温度.