超声滚压工艺对6061铝合金表层特性的影响研究

为了系统地探究超声滚压工艺对6061铝合金表层特性的影响,设计了三因素三水平正交实验,分析在不同超声滚压加工参数(主轴转速、进给速度以及往复次数)下对工件表面粗糙度、晶粒尺寸以及表面硬度的影响。结果表明:工件的表面粗糙度随着不同加工参数的增加先降低后增大;工件的表面晶粒尺寸随着主轴转速和往复次数的增加先降低后变大,进给速度对其影响较小;工件的表面硬度随着主轴转速和往复次数的增加先增大后减小,随着进给速度先减小后增大。在3个影响因素中,主轴转速对6061铝合金表面晶粒尺寸、表面硬度、表面粗糙度的影响最大,其次为往复次数和进给速度。     

旋转超声钻削的切削力数学模型及试验研究

通过分析硬脆材料脆性断裂去除机理和旋转超声加工特点,确定旋转超声加工时单颗磨粒的切削时间、切削深度、切削速度及切削轨迹长度,建立旋转超声恒进给率钻削硬脆材料的切削力数学预测模型。光学玻璃加工试验研究表明,切削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的提高而减小;在高进给速度条件下,切削力对主轴转速的变化更为敏感,在低主轴转速条件下,切削力对进给速度的变化更为敏感;从而很好地验证了已建立的切削力数学预测模型。旋转超声加工和普通加工的对比试验表明,旋转超声钻削加工可以有效降低切削力,一定程度上减小出孔崩边尺寸,从而提高加工效率、降低加工成本。根据旋转超声加工的表面粗糙度值略高于普通加工,提出硬脆材料脆性断裂去除时磨粒实际切削深度决定加工表面粗糙度的判断。     

基于超声振动的硬脆性材料磨削加工入孔崩边研究

针对陶瓷等硬脆材料磨削加工中出现的崩边问题,对氧化锆陶瓷孔加工过程中出现的入孔崩边情况进行了研究。使用有限元软件ABAQUS,对超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷孔加工进行了仿真,建立了氧化锆陶瓷JH2本构模型;研究了入孔崩边的形成机理,结合有限元仿真结果,设计了超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷孔加工实验;通过建立入孔崩边的评价指标,分析了主轴转速、进给速度和超声功率对入孔崩边的影响规律,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明:和实验相比,仿真得出的崩边面积平均误差在10%以内;随着主轴转速和超声功率的增加,入孔崩边情况得到明显的改善,在100%超声功率条件下崩边面积减少了38%以上,随着进给速度的增加入孔崩边面积明显增大。     

基于刀具-工件接触率的固结磨粒旋转超声加工的工具受力分析

在旋转超声加工中,刀具磨损往往决定着工件的加工质量和刀具的寿命。考虑到刀具的磨损主要与刀具受力有关,因此引入刀具-工件接触率概念从理论上解释了主轴转速、进给速度和振幅对旋转超声加工中刀具受力的影响规律,理论分析发现主轴转速,振幅的增大以及进给速度的减小可以降低主轴切削力,利用有限元仿真软件DEFORM对单颗磨粒的受力情况进行了仿真,得到的仿真结果验证了刀具-工件接触率概念解释结果的正确性,同时也证明了单颗粒磨粒DEFORM仿真的可行性。     

凸轮轴数控磨削工件主轴转速优化建模与实验研究

根据凸轮轴X-C轴联动恒线速度磨削加工数学模型,建立了砂轮架进给位移与速度、凸轮工件主轴转速的理论方程。根据数控凸轮轴磨床加工能力的约束条件,对砂轮架进给中速度、加速度或加加速度值超出限定值的凸轮转角区间,通过积分反求方法求解出相应转角区间工件主轴所允许的转速值,并以该段转速值替换对应的转角区间上凸轮轴恒线速度磨削时理论转速值。对优化计算前后的工件主轴转速曲线进行了凸轮轴磨削加工实验。实验结果表明：采用优化后的凸轮工件主轴转速进行加工,相比于恒线速度理论转速加工,其升程最大误差与最大相邻误差减小,工件表面粗糙度降低,提高了凸轮轴高效精密磨削加工质量。     

陶瓷基复合材料旋转超声加工特性研究

针对陶瓷基复合材料加工方法的优势和不足,采用旋转超声加工方法对陶瓷基复合材料进行加工,完成旋转超声加工方法与传统加工方法的对比试验。试验表明,钻削力随着主轴转速的增加而减小,随进给速度的增加而增加;扭矩随着主轴钻速的增加而减小,随进给速度的增加而增加;工件表面粗糙度随着主轴转速和进给速度的增加先降低后增加。超声加工方法获得的钻削力、扭矩和表面粗糙度均优于传统加工方法。     

超声振动铣削陶瓷基复合材料切削力模拟研究

针对陶瓷基复合材料在加工过程中易出现毛刺、分层、崩边等加工问题,提出超声振动切削方法加工陶瓷基复合材料并进行了铣削过程的有限元模拟分析。给出了主轴转速、进给速度对铣削过程中各向切削力的影响,对比分析了超声振动铣削加工与普通铣削加工的切削力波形曲线。结果表明,两种加工方法各向切削力均随主轴转速的增大而减小,进给速度的增大而增大,但当主轴转速达到4000r/min时,超声作用消失,超声振动切削力与普通铣削切削力相当;同时,超声振动铣削加工条件下各向切削力峰值都明显低于普通铣削切削力,平均切削力更是有大幅度降低,超声振动切削方法更适合加工陶瓷基复合材料。     

高体积分数SiCp/Al材料铣磨加工参数优化研究

针对铣削加工具有薄壁或深腔特征的高体积分数SiCp/Al结构件时工件边棱处出现的崩边现象,使用铣磨加工SiCp/Al复合材料的方法,通过田口实验设计对高体积分数SiCp/Al进行加工实验,研究了不同的铣磨工具类型和加工参数对铣磨力和表面粗糙度的影响规律,并对实验结果进行了主效应和方差分析。表明使用120#的烧结金属金刚石铣磨工具加工SiCp/Al时获得的铣磨力最大;使用120#的不开槽电镀金刚石铣磨工具加工时获得的表面粗糙度最大。最佳的铣磨力参数组合为使用开槽电镀120#的铣磨工具在加工参数在主轴转速n=6000r/min,进给速度v_f=50 mm/min,径向切深a_e=0.01mm;使用金属结合剂120#的铣磨工具在加工参数为主轴速转n=12000r/min,进给速度v_f=100mm/min和径向切深a_e=0.01mm下获得较小表面粗糙度值。     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

枪钻加工镍基合金的仿真研究

针对镍基合金切削性能差以及切削温度高等问题,研究了不同钻削参数对GH4169高温镍基合金加工质量的影响规律。利用ABAQUS仿真软件对所建模型进行仿真,在给定不同钻削参数的情况下,分析工件和刀具的应力以及温度变化情况。研究表明,进给速度对等效应力峰值影响不大,等效应力峰值随主轴转速增大而减小;切削温度随着进给速度以及转速的升高而增大,进给速度对切削温度的影响程度大于主轴转速;利用较高转速和较小进给速度可以降低加工时的应力和温度。     

基于变切削参数条件下的数控铣削振动控制实验研究

通过观察分析机床床身、工件表面及在机床切削点测得的振动信号,分析了数控铣削中的颤振现象.颤振随主轴转速S、进给速度Vf的增大,切削深度ap的减小而不易发生.实验结论为选择切削用量,减小切削振动指出了方向.     

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。     

基于响应曲面法的微磨削钛合金表面粗糙度预测分析

微磨削以极高的加工精度和灵活的加工特性在微宏制造领域越来越受到重视。针对钛合金工件的微磨削,运用二次回归正交旋转组合设计方法安排了19组试验,并结合响应曲面法(RSM),分析了微磨削过程中主轴转速、进给速度、磨削深度对表面粗糙度的影响规律。结果表明:在本文的工艺参数范围内,进给速度对微磨削表面粗糙度的影响最大,主轴转速次之,磨削深度影响最小。运用该预测模型,获得了Ra为163nm的磨削表面,为优化微磨削参数和控制表面质量提供依据。     

单点渐进成形工件表面质量控制因素研究

表面质量是单点渐进成形工件质量的重要指标之一。为了优化工艺参数,进一步提高成形工件的表面质量,采用表面粗糙度仪和体式显微镜等仪器设备对金属渐进成形工件表面的鱼鳞状纹路的形成机理进行了实验研究,建立了工件表面"鱼鳞纹"的周期长度与进给速度、主轴转速之间的数学关系,解释了"鱼鳞纹"产生的原因,研究了进给速度、主轴转速等因素对表面质量的影响。实验结果表明可以通过控制进给速度、主轴转速等因素减少鱼鳞纹的影响,进一步提高成形工件的表面质量。     

侧铣削参数对TC4钛合金表面粗糙度及材料去除率的影响

侧铣采用铣刀侧刃对工件进行铣削,是一种重要的数控加工方式,常用于直纹面零件.针对TC4钛合金的侧铣削加工,开展了主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度的四因素三水平正交试验,分析侧铣削参数对切削力、表面粗糙度及材料去除率的影响.试验结果表明,切削深度和主轴转速对切削力和表面粗糙度的影响较大,进给速度次之,切削宽度最小.切削深度和切削宽度的增大会显著提高材料去除率,在主轴转速为600r/min,进给速度为220mm/min,切削深度为5mm,切削宽度为0.4mm时,侧铣TC4钛合金的表面粗糙度质量较好且材料去除率较大.     

基于发那科多主轴控制功能的高效深孔钻床加工应用

机床使用发那科数控系统作为操作编程加工平台,系统增加多主轴控制功能应用于机床加工。机床主体结构中床头箱作为第一伺服主轴先进行分度,以较低的转速进行旋转;钻杆箱做为第二模拟主轴进行高度旋转,同时进给伺服轴带动钻削刀具向前进给。在床头和钻杆箱同时旋转的状态下,工件中心孔的钻削时间大大缩短,提高了机床的加工效率。在分度功能下实现了工件偏心孔的高精度加工。     

旋转超声磨边机床设计与实验研究

为探究旋转超声磨边在瓷砖加工中的应用,使用ANSYS软件对旋转超声磨边机床的超声振子进行模态分析,发现谐振时工具头把纵向振动分解为纵向和径向振动.搭建了旋转超声磨边机床,包括旋转超声磨边主轴和四轴运动测试平台.并且使用机床研究了有无超声情况下主轴转速和进给速度对轴向磨削力的影响.结果表明:在瓷砖磨边过程中,低主轴转速下添加超声振动可减小轴向磨削力;不同进给速度下,旋转超声磨边的轴向磨削力比传统磨边小.     

基于旋转超声的瓷砖磨边磨削力研究

针对传统瓷砖磨边中存在的工具损耗大、崩边严重,以及磨盘端面与工件平行时易对已加工表面造成二次破坏的问题,提出了一种磨盘端面与工件呈一定磨削角度的旋转超声磨边加工方法。利用搭建的旋转超声磨边试验装置和Kistler测力仪,对瓷砖与磨盘在不同磨削角与磨削高度时的磨削力变化情况进行了单因素试验研究,并用正交试验法研究了磨削角、磨削高度等试验变量对磨削力的影响程度。研究结果表明:磨削角对磨削力影响小,磨削高度对径向磨削力影响最为明显,各因素对磨削力的影响程度从大到小依次为进给速度、磨削深度、磨削高度、主轴转速、超声电流和磨削角。     

小角度螺旋槽钻头加工复合材料的模拟研究

针对碳纤维复合材料制孔时易产生毛刺、撕裂、分层等难题,首次提出了一种螺旋角为10°且顶角为83°的小角度螺旋槽钻头加工碳纤维复合材料的方法,并进行了钻削过程的有限元模拟分析.给出了主轴转速、进给速度、钻头几何角度等对加工过程中产生的钻削轴向力的影响,对比分析了两种钻头加工碳纤维复合材料的轴向力和加工出口质量.结果表明:复合材料的钻削轴向力受主轴转速的影响大于进给速度,并随主轴转速的增大而减小,随进给速度的增大而增大;同时,小角度螺旋槽钻头加工碳纤维复合材料时产生的轴向力小于麻花钻,破坏区域小,加工质量好,更适合碳纤维复合材料的制孔加工.     

高速侧铣参数对7050-T7451铝合金表面粗糙度的影响

为提高航空结构件加工效率和表面质量,通过单一铣削参数实验,研究采用两种硬质合金刀具在高速铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、径向铣削深度、铣削进给速度等切削参数以及加工方式(顺铣、逆铣)对表面粗糙度的影响.分析表明:表面粗糙度随刀具尺寸和径向切深增大而增加,在铣削进给速度增加趋势下仅有较小波动,不受主轴转速直接...