钛合金拉伸铣削的机理与试验研究

对钛合金TC4(Ti6Al4V)在拉伸状态下进行铣削加工.建立平面应变的残余应力形成模型,分析了拉伸装夹改变加工表层残余应力的机理.研究了铣削对钛合金表面残余应力和表面粗糙度的影响,得到了在不同切削参数下钛合金表面残余应力和表面粗糙度的实验数据.实验结果表明,拉伸装夹基本不影响表面粗糙度,但可以大大提高加工表面残余压应力并增大残余压应力层的厚度.     

TC4钛合金高速铣削力研究

钛合金高速铣削因具有高效率、高质量的优点,被广泛应用于航空航天制造业。为了研究高速铣削参数对钛合金高速铣削力的影响,利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge,对TC4钛合金高速铣削过程进行二维模拟仿真,建立了高速铣削TC4钛合金时铣削力的预测模型,获得了不同铣削参数对铣削力的影响规律,并对仿真结果进行了试验验证。结果表明:高速铣削TC4钛合金的铣削力比较小,基本不超过100 N,铣削力最大值达到140 N;铣削合力对铣削宽度的变化最为敏感,对铣削速度和铣削深度变化的敏感次之,对每齿进给量最不敏感。研究结果为优化高速铣削工艺提供理论分析和试验依据。     

面向钛合金微细铣削的等离子体电解氧化膜层的制备与性能分析

目的 降低TC4钛合金微小零件的铣削难度,提高表面加工质量和加工效率.方法 采用以NaAlO2为主要成分的电解液,借助等离子体电解氧化(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)作用,在TC4钛合金表面原位生长厚度约为20μm的疏松多孔氧化膜层.分别使用扫描电子显微镜、X射线能谱仪对氧化膜层的结构和组成进行表征,采用测力仪、白光干涉仪对氧化膜层微细铣削时的切削力和表面粗糙度进行测量.结果 氧化膜层为TC4钛合金原位生长所得,厚度较为均匀,约为20μm.结构疏松多孔,孔隙率高,孔洞分布较为均匀,与基体结合力差.与TC4钛合金相比,氧化膜层的弹性模量和硬度分别降低了79.8％和75.0％;相同切削参数下,三向铣削力分别降低了91.90％、78.13％和42.62％,表面粗糙度Ra值减小了52.6％.结论 该氧化膜层较传统膜层而言,有更加疏松多孔的结构,强度更低,可明显降低微细铣削的三向力,加工表面粗糙度明显降低,且无明显的顶部毛刺.该方法显著降低了TC4钛合金微细铣削的加工难度,有效改善了加工表面质量,验证了等离子体电解氧化的方法用于辅助铣削TC4钛合金的可行性.     

TC4钛合金的成型铣削

几年来我们对TC4钛合金叶片的铣削进行了一些试验和摸索,初步解决了TC4钛合金的铣削加工,特别是成型铣削,现在已能小批生产。本又简要介绍一下我们的经验和体会。一、刀具 1.刀具材料:TC4钛合金的导热性差,由于切属严重卷曲而造成的切削压力很高,     

损伤容限型TC21钛合金切削加工工艺研究概述

为克服TC21钛合金切削加工难题,促进其在航空领域的应用,中航飞机股份有限公司西安飞机分公司开展了TC21钛合金的各种机械加工工艺研究。介绍了该项研究所取得的成果,给出了TC21钛合金的锯切、车削、镗削、铣削、钻削、铰削、磨削与攻丝等各种切削加工方法的刀具选择方案和工艺参数,供同行业技术人员借鉴和参考。     

钛合金铣削参数多目标优化及神经网络预测模型建立

为有效降低钛合金TC4铣削过程中的刀具磨损及能耗的同时提升效率,以合力弯矩、加工能耗、加工效率为优化目标开展多目标优化研究。通过单因素试验分析切削参数影响规律,通过响应曲面试验建立径向基神经网络预测模型。最后将预测模型整体引入粒子群算法中进行帕累托前沿求解得到若干组合理的切削参数组合。试验结果表明：神经网络预测模型的预测精度达95%以上;多目标优化模型的优化结果可使钛合金铣削加工过程中的合力弯矩减小28.98%、加工效率提高25.93%、加工能耗减少13.08%,可为钛合金铣削加工切削参数的选择及多个生产目标之间的协调提供有力支持。     

TC4钛合金铣削温度预测的试验及响应面法研究

为研究不同铣削参数下TC4钛合金铣削区域最高温度的变化,搭建TC4钛合金的铣削温度测试系统。使用红外热像仪实时采集刀具与工件接触区域的铣削温度,得到不同铣削参数下测温区域铣削温度的时间历程曲线;分析不同铣削参数下最高温度的变化特征。基于试验数据,在Design-Expert软件中进行以铣削参数为影响因素、以最高温度为响应值的响应面优化法试验,建立最高温度关于铣削参数的三元二次多项式回归模型。结果表明：随着铣削参数的增大,最高铣削温度总体呈上升趋势;所建立的铣削温度特征值回归模型是显著的,可以较好地预测最高铣削温度;通过对最高温度进行数值优化,可得到铣削温度特征值最低时的最佳铣削参数。     

球头铣刀铣削TC4钛合金铣削参数的研究

针对TC4钛合金的铣削加工,为了获得合理的铣削参数,利用专用刀具软件Third Wave Advant Edge建立铣削模型,采用四因素五水平正交试验设计方法对球头铣刀铣削TC4钛合金进行铣削试验。运用极差分析法确定转速、进给量、切削宽度及切削深度对铣削力的影响,并建立铣削力的预测模型,为刀具参数的合理选择提供理论依据。研究表明:对铣削合力影响最显著的因素为进给量,其次是切削宽度和切削深度,最不显著的因素是转速。     

钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模

针对难加工材料Ti6Al4V(TC4)进行高速铣削的铣削力研究,通过多因素正交试验,分析切削参数对切削力的影响,得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工。将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力、横向铣削力和轴向铣削力,根据铣削力和切削加工参数之间的关系,采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理,建立了三向铣削力模型。对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验,分析所构建模型的置信度和残差,结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据,可靠性好,能用于铣削力的预测和控制,为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据。     

铣削参数对TC4钛合金铣削稳定性影响的研究北大核心

为研究硬质合金4刃等距立铣刀铣削加工参数对铣削TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律,基于ABAQUS有限元软件建立了硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金工件的三维铣削模型,根据实际加工情况施加约束条件,以刀具的角速度和进给速度作为仿真试验的输入载荷变量,并设计了正交试验探讨不同铣削参数时TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律。根据仿真分析结果可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时其主分力正负变异系数最小分别为2.63%、1.31%,表明铣削过程中切削力随时间变化时较为平稳。若将进给分力作为切削力观测因素发现,当刀具角速度为265 rad/s、进给速度为1650 mm/min时切削力值较为平稳。从仿真结果得知背分力远小于主分力和进给分力,其值在0~10 N范围内波动,对铣削稳定性影响较小。综合分析可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时从切削力角度观测,既能使铣削过程具有良好稳定性又具有较好的加工效率。