微细铣削力对毛刺尺寸的影响规律研究

毛刺是影响微细铣削质量和效率的关键因素之一,本文运用有限元仿真与微细铣削试验相结合的方法研究了微细铣削中轴向力与径向力对毛刺宽度的影响,并以毛刺宽度为试验指标获得轴向力与径向力对毛刺宽度的影响规律。结果表明:当微细铣削参数大于临界未变形切屑厚度时,毛刺宽度随轴向切深、每齿进给量的增大而增大;当微细铣削参数小于临界未变形切屑厚度时,毛刺宽度随轴向切深、每齿进给量的增大先增大后减小,轴向力、径向力随轴向切深、每齿进给量的增大先增大后减小。总的来讲,毛刺宽度总体趋势随着轴向力、径向力的增大而增大,在后续的微细铣削参数优化中可以将切削力作为优化指标,间接地降低毛刺尺寸。     

211Z铝合金铣削表面粗糙度的实验研究

211Z铝合金是一种新型的高强度铸造铝合金材料,为了研究球头立铣刀铣削该铝合金材料时转速、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度对表面粗糙度的影响规律,设计了四因素四水平的正交试验,并通过多元线性回归分析得到表面粗糙度的预测模型。研究结果表明:表面粗糙度随着转速的增大而减小,随着进给量和铣削宽度的增大而增大,铣削深度对表面粗糙度的影响没有呈现一定的趋势;铣削参数对表面粗糙度的显著性排序依次为转速、铣削宽度、每齿进给量、铣削深度。     

SiCp/Al微铣削进给量对切削力和表面形貌的影响

为研究当每齿进给量小于刀具刃口半径时,每齿进给量对微铣削力变化规律及已加工表面形貌的影响,使用两刃平底硬质合金微铣刀对体积分数为30%的铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)进行了微铣削试验。研究表明:当每齿进给量小于刃口半径时,总铣削力随着每齿进给量的增大呈现先增大后减小再增大的趋势;已加工表面存在基体涂抹、微裂纹、颗粒破碎、浅凹坑、孔洞和划痕等表面缺陷,并随着每齿进给量呈现出一定的规律。     

高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,以7050-T7451铝合金材料为试验对象,运用正交试验方法分析研究了铣削该铝合金材料时,切削速度、切削深度、切削宽度和每齿进给量4个因素对表面粗糙度的影响规律,并通过多元非线性回归分析得出表面粗糙度的经验公式.研究结果表明:加工表面呈交叉织网状形貌,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小,切宽对铝合金表面粗糙度的影响不明显.铣削参数对表面粗糙度的影响显著性依次为:每齿进给量fz切削速度v轴向切削深度ap径向切削宽度ae.     

CVD金刚石刀具的微细铣削仿真及试验研究

为研究切削参数对CVD金刚石微铣刀切削性能的影响,运用扩展有限元法对CVD金刚石微刀具的铣削加工和刀具损伤应力进行仿真模拟,研究了铣削加工后工件的表面粗糙度随切削参数的变化规律,分析了切削参数对微铣刀失效的影响,并通过试验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明:在CVD金刚石微铣刀加工TC4钛合金时,铣削深度和每齿进给量的增加不利于工件加工质量的改善;铣削速度增加对工件加工表面粗糙度影响较小;铣削深度是影响刀具失效的主要因素,铣削速度和每齿进给量是影响刀具失效的次要因素。     

基于正交实验的玻璃陶瓷铣削加工表面质量研究

采用正交试验法研究球头铣刀铣削加工牙科玻璃陶瓷时铣削参数对零件加工表面粗糙度的影响。设计了以铣削速度、每齿进给量、切削深度、径向切削宽度为主要因素的正交试验。通过极差分析方法研究了切削参数对表面粗糙度的影响规律,明确了主要影响因素。结果表明:各因素的影响程度从大到小依次为每齿进给量、径向切削宽度、铣削速度、切削深度。并建立了牙科玻璃陶瓷铣削加工表面的表面粗糙度预测模型。     

PCD刀具高速铣削高体积分数SiC_p/Al复合材料的表面粗糙度研究

针对PCD刀具高速铣削体积分数为65%的SiCp/Al复合材料,通过单因素和正交试验研究了不同铣削参数对表面粗糙度的影响。研究结果表明:影响SiCp/Al复合材料已加工表面粗糙度的最重要参数是每齿进给量,其次是铣削深度,铣削速度和铣削宽度对表面粗糙度的影响较小;铣削速度与铣削宽度之间存在一定的交互作用;为得到较好的表面粗糙度,可选择较高的铣削速度、适中的铣削深度和铣削宽度、较低的每齿进给量进行加工。     

高速铣削钛合金刀具磨损对表面粗糙度影响的研究

采用对比实验法,使用S30T硬质合金刀具对钛合金进行高速干式铣削,研究了在正常磨损阶段,主要铣削参数改变时刀具磨损对表面粗糙度的影响。结果表明:高速铣削钛合金时可得到较小的表面粗糙度值;铣削速度增加时,随刀具磨损的增大表面粗糙度值呈减小的趋势;铣削深度增大时,随刀具磨损的增大表面粗糙度值呈增大的趋势;每齿进给量增大时,随刀具磨损的增大表面粗糙度值呈先增大后趋向平稳的趋势。     

激光诱导氧化辅助微细铣削TiB_2基陶瓷复合材料试验研究

陶瓷复合材料具有高硬度、高弹性模量、耐磨、抗化学腐蚀等诸多优异性能,在航空航天、微电子、汽车、切削刀具和生物医学等领域具有广泛应用前景,但其微细铣削加工中存在铣削力高、刀具磨损严重等问题。本文提出了一种激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工方法,并用该方法制备了TiB_2基陶瓷复合材料微结构。在激光辐照下,TiB_2基陶瓷复合材料氧化生成具有一定厚度的、疏松易去除的氧化层;在此基础上,利用微细铣削工艺依次去除氧化层、热影响层和少量基体材料,以获得高加工效率和加工质量。主要研究了铣削深度和每齿进给量对铣削力和表面粗糙度的影响规律,结果表明,随着铣削深度和每齿进给量的增大,铣削力逐渐增大;在铣削深度为2μm、每齿进给量为0.3μm/z时,已加工表面粗糙度最小,S_a为0.06μm;随着铣削深度和每齿进给量的增大,材料去除方式先后经历弹性滑动摩擦、延性模式和脆性模式三个阶段。     

薄片工件的微细铣削加工

为完成在0.2 mm厚不锈钢薄片上铣出深度0.15 mm微细槽的加工任务,选择微细铣削工艺作为加工手段。通过工艺实验,摸索了机床主轴转速、每齿进给量对加工表面粗糙度、加工毛刺的影响规律,并结合微细铣削特点,对实验过程中毛刺特征、表面粗糙度规律进行了阐述。根据实验结果,优选工艺参数,完成了薄片表面微细槽结构的加工。     

微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析

针对硬态氧化锆陶瓷的微细精密加工问题,采用金刚石涂层微铣刀进行了微细铣削试验。介绍了微细铣削陶瓷材料时加工区的几何特征,分析了可能产生单齿铣削的原因。通过测力仪记录了铣削力信号,对特征力信号进行了描述和分析,研究了铣削参数以及刀具磨损对铣削力大小的影响。结果表明,微细铣削陶瓷材料时,由于每齿进给量非常小,故铣削过程易产生单齿铣削现象;铣削力轴向分量Fz的值最大,随着每齿进给量的增大,Fz呈明显上升趋势;随铣削路程的增加,刀具磨损加剧,铣削力也随之增大,受刀具磨损影响产生一定波动,特别是Fz,其增加幅度明显大于Fx和Fy的增加幅度。     

纤维方向和铣削参数对T300/5222A复合材料 层合板铣削表面质量的影响

采用涂层硬质合金刀具对T300/5222A碳纤维增强环氧树脂复合材料单向层合板和双向层合板进行铣削试验,研究了纤维方向以及铣削速度、每齿进给量和铣削宽度对铣削表面质量的影响。结果表明:随着纤维方向与工件进给方向角度的增大,单向层合板铣削表面的毛刺现象越来越严重,甚至出现崩边现象;随着铣削速度、铣削宽度和每齿进给量的增大,双向层合板铣削表面上突出的纤维以及因纤维拔出形成的凹坑增多,波峰与波谷的高度差也变大;二维表面粗糙度和三维表面粗糙度测量结果差异较大,采用三维表面粗糙度可以更准确地评价碳纤维复合材料铣削表面形貌;双向层合板三维表面粗糙度随铣削速度、每齿进给量和铣削宽度的增大而增大,其中铣削速度和每齿进给量的影响比较显著。     

球头刀铣削TC17的表面完整性测试实验研究

利用球头刀铣削钛合金TC17,对其试件加工表面完整性测试开展实验研究。通过球头刀铣削实验和表面完整性测试实验结果可知,在给定的实验条件下,表面粗糙度Ra随着每齿进给量fz的增大而增大,而线速度v_c对表面粗糙度Ra和表面微观形貌影响不显著。同时,球头刀铣削钛合金TC17的加工表面均呈残余压应力状态,其变化范围在-250～-450 MPa;加工表面显微硬度和残余压应力随着线速度v_c的增大而减小,随着每齿进给量f_z的增大而增大,其主要原因是随着线速度v_c的增大、每齿进给量f_z的减小,铣削加工表面的塑性变形层厚度逐渐减小。     

超高强度钢高速铣削表面完整性实验研究

为了研究超高强度钢高速铣削过程中铣削参数对表面完整性的影响,本文基于正交实验法,采用涂层硬质合金刀片对16Co14Ni10Cr2Mo超高强度钢进行了高速铣削实验。分析了铣削速度、每齿进给量和铣削深度对三维表面粗糙度、表面残余应力和表面显微硬度的影响规律,并对铣削参数进行了优化。结果表明:三维表面粗糙度随铣削速度和每齿进给量增大而增大,随铣削深度的增大,呈现出先增大后降低的趋势;两个方向表面残余应力随铣削速度和铣削深度的增大而升高,垂直进给方向残余应力σ_y随每齿进给量的增大而升高,而沿进给方向残余应力σ_x呈现出先增大后降低的趋势;表面显微硬度随铣削速度υ_c的增大变化不大,随每齿进给量f_z和铣削深度a_p增大而降低;每齿进给量f_z对表面完整性影响最大;兼顾表面完整性和加工效率,最优铣削参数组合为:υ_c为150.7 m/min,f_z为0.02 mm/z,ap为1.0 mm。     

基于正交试验的淬硬模具钢球头铣削加工表面粗糙度研究

采用正交试验法研究整体硬质合金球头铣刀铣削加工淬硬模具钢Cr12Mo V时切削参数对零件加工表面粗糙度的影响。设计了以主轴转速、每齿进给量、径向切深、侧偏角和前倾角为主要因素的5水平5因素正交试验,通过极差分析和方差分析方法研究了切削参数对表面粗糙度的影响规律,明确了主要影响因素。结果表明:表面粗糙度随每齿进给量和径向切深的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,随侧偏角和前倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势,各因素的影响程度从大到小依次为每齿进给量、径向切深、主轴转速、侧偏角、前倾角。     

TC4钛合金铣削力及表面粗糙度分析

铣削力和表面粗糙度是评价工件加工工艺质量的重要指标,特别是对于薄壁件的加工,过大切削力会使零件产生弹塑性变形,造成零件过切或欠切,从而严重影响工艺质量。本文通过多因素正交实验,研究了各铣削参数对铣削力及表面粗糙度的影响程度,并建立了铣削力及表面粗糙度的经验预测模型。结果表明,在铣削力方面,铣削深度和每齿进给量的影响高度显著,铣削宽度存在一定影响,而铣削速度的影响不明显;在表面粗糙度方面,每齿进给量和铣削速度的影响显著,铣削深度和铣削宽度存在一定影响;所建立的回归方程经检验具有良好的显著性。研究结果可以为后续的钛合金零件铣削参数优化选择及薄壁件变形控制提供一定的理论指导。     

密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验研究

利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力F_x、刀轴方向分力F_z随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力F_y随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/min时切削力变化不大;切削温度受每齿进给量影响较大,且影响程度随进给量的增加而逐渐减小;随着每齿进给量f_z的增大,加工表面粗糙度值先减小后增大;在每齿进给量高于0.04mm/z时,密齿铣刀铣削TC4钛合金得到的切屑为螺卷状,且随每齿进给量的增加,切屑的曲率半径减小,随切削速度的增大,螺卷状切屑的螺距减小。     

微细铣削铝合金表面粗糙度的实验研究

利用直径为2 mm的立铣刀对铝合金进行铣槽实验,研究分析切削速度与每齿进给量交互作用对加工槽底表面粗糙度的影响.实验结果表明:每齿进给量小于4μm时,随着切削速度的提高表面粗糙度值呈先减小后增大的变化趋势;而每齿进给量大于6μm时,随切削速度的提高表面粗糙度值先增大后减小.切削速度较低时,表面粗糙度值随每齿进给量的增大先减小后增大;但切削速度大于30 m/min时,随着每齿进给量的增大,表面粗糙度值呈现逐渐增大的趋势.     

高速铣削铝合金叶片表面质量的试验研究

使用硬质合金球头铣刀对铝合金叶轮叶片进行了高速铣削试验。研究了切削速度和进给量对加工表面粗糙度的影响。试验结果表明:在高速加工中,每齿进给量比铣削行距对加工表面质量的影响更大;提高切削速度和减少每齿进给量有利于降低加工表面粗糙度。但当切削速度超过某一范围后,进一步提高速度对降低表面粗糙度的作用并不明显;每齿进给量减小到一定范围后,表面粗糙度反而会有所增加;对于铝合金叶片曲面的加工,合理选择切削速度、进给量和行距可获得较低的表面粗糙度值和较高的加工效率。     

工艺参数对球墨铸铁高速平面铣削性能影响的试验研究

通过研究球墨铸铁高速平面铣削加工的工艺技术,分析了切削工艺参数对主轴功率占比、表面粗糙度及切屑形态的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和切削深度的增加,主轴功率占比基本呈线性增大;随着切削速度的增大,主轴功率占比逐渐增大到某一值后又减小;表面粗糙度值随切削速度的增加线性减小,随每齿进给量和切削深度的增加变化不显著;随着切削速度的提高,典型切屑形态由卷曲状过渡到薄片状再到碎屑状,且切屑颜色逐渐呈现金黄色,切削深度和进给量对切屑形态的影响不明显。因此,对球墨铸铁高速平面铣削而言,在选择合理的切削深度和进给量的前提下,适当提高切削速度对主轴功率占比影响不大,却能在提高切削效率的同时,获得更好的加工质量。