圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯力热分析

为探究Nomex蜂窝芯圆盘锯齿刀超声切削过程中切削参数与切削力热的映射关系,开展圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料仿真及试验研究,分析主轴转速、进给速度、切削宽度和切削深度对切削过程中切削力热的影响,建立了切削温度随进给速度、主轴转速的一次回归模型。结果表明:所建立仿真模型最大误差为11.2%,可有效预测切削力与切削温度;三向切削力随着切削宽度,切削深度,进给速度的增大而增大,随着主轴转速的增大而减小;进给速度与主轴转速对切削温度影响显著;实际加工中,应采用大切削深度与切削宽度增加切削效率,采用小进给速度和主轴转速以降低切削温度,减少刀具磨损。     

SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究,对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律。结果表明:SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头,超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10%~20%,主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切削和普通切削时的切削力。为降低切削力、减小刀具磨损,超声振动辅助切削主轴转速应控制在4000 r/min。     

高速铣削模具钢3Cr2NiMo表面粗糙度试验研究

采用单因素试验法和正交试验法,在高速加工中心上对模具钢3Cr2NiMo进行切削试验,通过改变影响加工过程的切削参数:主轴转速、进给速度、轴向切削深度和径向切削深度,研究了影响工件加工表面粗糙度值程度的因素。结果表明:增大机床的主轴转速,粗糙度值显著降低,而增大进给速度、轴向铣削深度,粗糙度值增大,但增大的幅度不同,径向铣削深度的影响不明显。     

铣削大理石切削参数对PCD刀具磨损的影响

目的探索PCD刀具磨损机理,以延长刀具使用寿命。方法设计正交试验,研究不同加工参数切削大理石对刀具磨损的影响情况。分析主轴转速、进给速度与切削深度对PCD刀具磨损量的影响规律,以优化切削参数来减小刀具磨损量。根据经验公式,建立单位时间刀具磨损量和固定行程磨损量模型。通过对试验过程刀具振动情况记录,结合刀具实际磨损情况,给出了刀具磨损等级。结果主轴转速的提高可以减少刀具磨损量,进给速度的增大会加剧刀具磨损,而切削深度小于1 mm时,其对刀具磨损量的影响很小,但切削深度大于1 mm时,继续增大切削深度会使刀具快速磨损。利用预测模型能够很好地对刀具磨损情况进行预判,根据磨损等级,得出刀具与机床发生共振时磨损最为严重,在刀具表面产生了明显的犁沟、磨损以及金刚石颗粒脱落。结论在实际加工中,通过提高主轴转速、降低进给速度以及减小切削深度有助于增强刀具的耐用度,避开共振切削参数可以有效降低刀具磨损,主轴转速、进给速度、切削深度分别为12000r/min、500 mm/min、0.5 mm时的切削效果较佳,有最小的刀具磨损量。     

PCD刀具切削天然大理石的磨损特性研究

通过PCD刀具切削天然大理石的试验研究,分析了在不同加工参数条件下对PCD刀具切削性能的影响以及刀具的磨损机理。试验结果表明:PCD刀具在加工过程中的磨损机理主要表现为磨粒的磨损、剥落,聚晶层的破损与结合剂破坏等;刀具主轴转速为12 000 r/min、进给速度为1 000 mm/min、切削深度为0.5 mm时,刀具的磨损量最小;且磨损量随刀具主轴转速的增加而降低,随刀具的进给速度和切削深度的增加而增加。     

PVD涂层刀具切削砂岩的磨损面积研究

研究切削参数对PVD涂层刀具磨损面积的影响。利用正交试验进行切削试验,采用网格划分方法计算刀具磨损面积,分析刀具磨损面积与主轴转速、进给速度和切削深度之间的关系,根据试验结果得到:提高主轴转速能够降低刀具磨损面积,增加进给速度与切削深度将使刀具磨损面积增大。根据经验公式,利用最小二乘法建立刀具磨损面积预测模型,通过F检验可知模型具有较高的显著性,并得到切削参数中影响刀具磨损面积的主次关系为切削深度、主轴转速、进给速度。     

数控铣削工艺参数对覆膜砂砂型表面品质的影响

以覆膜砂砂坯为研究对象,进行了覆膜砂砂坯铣削加工实验,研究了主轴转速、进给速度、铣削深度、铣削宽度等工艺参数对砂型表面粗糙度Ra的影响,并采用正交实验和极差分析了各个因素对加工砂型表面品质的影响。结果表明,铣削工艺参数对加工后砂型表面品质有显著的影响。砂型表面粗糙度随着进给速度和铣削深度增加而增加,随着主轴转速的增加而减少,铣削宽度对其影响不明显;影响程度大小顺序为:铣削深度进给速度主轴转速铣削宽度,通过降低铣削深度和进给速度,提高主轴转速,可提高砂型加工表面品质。     

SiC陶瓷非球面磨削工艺实验研究

为了研究磨削工艺参数对SiC材料磨削质量的影响规律,利用DMG铣磨加工中心做了SiC陶瓷平面磨削工艺实验,分析研究了包括主轴转速、磨削深度、进给速度在内的磨削工艺参数对工件表面粗糙度的影响。结果表明:工件表面粗糙度随着主轴转速的增加而减小,随着磨削深度和进给速度的增加而增加。在粗糙度工艺试验的基础上,以表面粗糙度最小为目标优选一组磨削工艺参数,进行了小口径SiC陶瓷非球面磨削实验,获得了较低的表面粗糙度值(0.5150μm)和较小的面形精度误差(4.668μm)。     

花岗石异型面高效加工磨削温度场实验研究

石材加工中温度对异型面形成机理和成形刀具的磨破损规律有重要的意义,而理论分析过程比较复杂,准确率还有待修正提高。为有效指导实际生产,掌握金刚石刀具磨削石材的规律,摸索适于高效花岗石磨削的加工工艺,以降低温度对生产的不良影响,提出了基于红外成像的测量和分析方法。实验中,分析了两种石材异型面干切削加工中热量的产生及切削温度的变化,发现花岗石异型面磨削弧区的表面最高温度随主轴转速及刀具切削深度的提高而上升;单独提高刀具的进给速度会使磨削区温度先升后降。     

氟金云母陶瓷车削加工中切削温度实验研究

通过硬质合金刀具车削氟金云母陶瓷实验,研究可加工陶瓷切削温度。以特征温度表征切削温度研究氟金云母可加工陶瓷车削加工中的切削温度。结果表明,特征温度随转速的变化幅度小;随着进给速度增大,特征温度整体上是下降的,并且进给速度在0.1~0.12 mm/r间,特征温度下降幅度较大;在特征温度随着切削深度增加而增加的过程中,存在一个下降阶段,而且下降阶段结束后,特征温度增长幅度变大。同一工艺参数下随切削次数的增加,测得的特征温度升高,其原因是:每次切削中,摩擦热主导温度变化,随切削次数的增加,刀具磨损量增大,特征温度升高。由于陶瓷低导热性和脆性,切削温度振颤不明显。     

轴向超声振动辅助铣削TiB2/7050Al复合材料残余应力试验研究

针对TiB2颗粒增强铝基复合材料可加工性差、切削温度高、刀具磨损严重等问题,开展TiB2/7050Al复合材料轴向超声振动辅助铣削残余应力试验,研究各加工参数对超声振动辅助铣削表面及亚表层残余应力的影响规律,并分析力热耦合作用对超声振动辅助铣削残余应力的作用机制。研究表明:TiB2/7050Al复合材料超声振动辅助铣削表面残余应力均为残余压应力,且残余压应力随每齿进给量、切削速度的增加而减小,而随着切削深度及超声频率的增加呈现先增大后减小的趋势;工件亚表层残余应力影响层厚度为90~120μm,且未观测到明显的加工硬化现象。     

CuZn30微铣削表面完整性影响规律试验研究

采用直径φ1的硬质合金铣刀对CuZn30合金进行单因素槽铣试验,研究加工表面完整性、顶毛刺和切屑随铣削参数的变化规律。通过试验得到以下结论:切削参数对加工表面完整性影响比较显著,其中表面粗糙度随主轴转速的增大而减小,随每齿进给量增大而增大,切削深度对粗糙度影响不太显著。残余应力随着每齿进给量的增大有明显增大趋势,而主轴转速与切削深度对残余应力的影响不太显著。显微硬度随铣削参数变化没有显著的变化。顶毛刺主要受每齿进给量的影响,毛刺尺寸随着每齿进给量的增加先急速减小后趋于平稳,切屑形态主要受切削深度的影响,随着切削深度的增加,切屑由短小的碎屑逐渐变为平滑的连续卷曲切屑。     

超声振动辅助铣削加工实验研究

通过实验研究了超声振动辅助铣削加工参数和振动参数对切削力与表面粗糙度的影响。在工件上施加沿进给方向的高频率、小振幅的超声振动。通过切削轨迹研究了超声振动切削的瞬时切削厚度,进而分析了切削力。以主轴转速、每齿进给量和振幅为参数,设计了一系列超声振动辅助铣削加工实验,并利用方差分析方法研究了各参数对切削力影响的显著性。研究结果表明:与未施加超声振动相比,施加超声振动后的切削力明显降低;超声振动铣削加工时对切削力的影响程度由大到小依次为振幅、主轴转速、每齿进给量;在特定的参数下,表面粗糙度也有所改善;表面形貌在同一振幅、不同进给量下存在明显差异。     

基于整体刀具的铣削加工温度有限元分析

在对金属切削的热力学以及热传导过程进行理论分析的基础上,基于整体刀具建立了铝合金薄壁件铣削加工的三维有限元模型。改变切削深度、切削速度以及进给率等工艺参数,分析了铣削工艺参数对温度的影响。仿真结果表明：切削深度对铣削温度影响最大,切削速度和进给率对铣削温度的影响相对较小。将仿真结果与试验测量结果进行对比分析,仿真结果温度值略高于试验结果,但总体变化趋势和规律基本一致。     

TC4合金蜂窝冰固持低温铣削研究

广泛应用于航天领域的低刚度薄壁钛合金蜂窝材料,在铣削加工中面临卷曲、开焊、塌边等缺陷,需改进其固持和加工方法。材料通过冰固持方法处理,并进行高速深冷铣削加工;分析了蜂窝铣削性能和加工缺陷产生原因,提出了冰固持超低温铣削机理。结果表明,相比于传统固持加工方式,经冰固持低温铣削的钛合金蜂窝表面质量有很大提高,加工缺陷被有效抑制;切削深度对表面质量影响较大。切削参数对铣削力影响顺序:切深最大,可提高约3倍,其次是主轴转速,进给速度影响最小。冰固持低温方法提高了蜂窝强度,实现了超低温切削,改变了断屑方式。结论:冰固持低温切削为面内径向等效强度小、低刚度薄壁钛合金蜂窝材料高效加工提供了新方法。     

钛合金Ti-6Al-4V纵扭超声铣削残余应力试验研究

目的 提出将纵扭超声振动和铣削加工相复合,对钛合金Ti-6Al-4V进行试验研究,探索工艺参数对加工残余应力的影响规律,实现钛合金的压应力抗疲劳制造。方法 通过试验对比分析了纵扭超声铣削和传统铣削在切削力、切削温度和残余应力的差异性。采用正交试验和单因素试验相结合的方法,同时考虑因素交互作用,研究了加工参数、冷却润滑条件以及刀具磨损对加工残余应力的影响。结果 相较于传统铣削,纵扭超声铣削能够使平均切削力降低约16.3%,切削温度降低约25.6%,表面残余压应力值增加31.3%。在所选参数范围内,径向切深对表面残余应力的影响较大（贡献率为34.1%）,而振幅影响较小（贡献率为6.5%）。表面残余压应力值随着铣削速度、每齿进给量以及径向切深的增大有不同程度的降低,随着振幅的增大有一定程度的提高。采用乳化液作为切削液能够提高加工表面的残余压应力值,而干式切削能够获得和在水、油切削液条件下相当的加工表面残余压应力值。工件表面的残余压应力值随着刀具磨损的增加而逐渐减小。结论 纵扭超声铣削能够有效降低切削力和切削温度,提高加工残余压应力值,同时选择适当的工艺参数及润滑冷却条件可进一步增大表面压应力值,可作为一种可靠的压应力制造技术。     

切削参数对子午线轮胎模具侧板切削比能及表面粗糙度的影响研究

以子午线轮胎模具侧板为研究对象进行铣削试验,着重研究主轴转速、每齿进给量、切削深度对轮胎模具侧板切削比能、材料去除率和表面粗糙度的影响规律。分析试验结果可知:切削比能随着切削参数的增大而减小,说明适当增大切削参数可以提高切削效率并节约能量;表面粗糙度随主轴转速增大呈先增大后减小的趋势,随切削深度和每齿进给量的增加而增大。结果表明:提高主轴转速既有利于降低切削比能(节能)也有利于改善表面粗糙度,增大每齿进给量和切削深度会降低切削比能但会恶化表面质量。因此,为同时达到高效节能和良好表面质量的要求,应尽量提高主轴转速。     

硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢刀具寿命研究

AISI410不锈钢广泛应用于各种工业设备的制造,如汽轮机叶片,各种泵的机械零件和蒸汽设备等。加工过程中存在着导热率低、加工硬化严重、切削力大等问题,属于典型的难加工材料。本文通过硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢正交试验,研究了硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢时刀具寿命的变化规律,归纳了相应的刀具寿命模型,并对其中的各影响因素的独立作用效果进行了分析。试验结果表明:硬质合金涂层刀片加工AISI410不锈钢时,铣削方式、每齿进给量、切削速度、轴向切削深度对刀具寿命的影响依次减小;切削速度越低,每齿进给量对于刀具寿命的影响越大;切削效率一定时,降低切削速度增大每齿进给量有利于延长刀具寿命。