AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃?10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验。利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量。分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律。结果表明:在主轴转速n=8000 r/min、每齿进给量f z=0.04 mm/z、切削深度Δd=0.5 mm的最优精铣工艺参数下,TC4钛合金工件的加工质量和表面形貌好,刀具寿命长,其平面度为0.39μm,平行度为0.33μm,表面粗糙度为0.70μm,表面残余应力为-175 MPa,表面显微硬度为269 HV 0.2,实现了TC4钛合金的高质量高效率的精铣加工。     

等离子堆焊镍基合金切削性能的试验研究

通过PCBN刀具切削等离子堆焊镍基合金的试验,研究了切削用量和刀尖圆弧半径对切削力和表面粗糙度的影响规律,并采用综合平衡法优化了加工工艺参数。试验结果及分析表明:切削堆焊镍基合金时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律与传统切削理论不符;试验获得的表面粗糙度均小于1.3μm,表面质量总体较好,可采用以车代磨的加工工艺。     

钛合金车削切削力及表面粗糙度优化分析

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明：切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50～100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温度升高并使工件软化,导致切削力减小。通过极差分析发现,影响切削力的切削参数依次为切削深度>进给量>切削速度,影响切削温度的切削参数依次为切削速度>进给量>切削深度;对于表面粗糙度各切削用量影响程度大小依次为进给量>切削速度>切削深度。在本次试验参数内,得到了最优切削力的切削参数和最优表面粗糙度的切削参数。研究结果对于加工钛合金的切削参数优化提供一定指导。     

TC4钛合金螺旋铣孔工艺孔壁表面完整性研究

研究了螺旋铣孔工艺参数(主轴转速、每齿切向进给以及螺距)对TC4钛合金孔壁表面完整性的影响规律。通过开展TC4钛合金螺旋铣孔加工正交试验并利用粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力仪、金相显微镜等测量分析了螺旋铣孔工艺对表面粗糙度、显微硬度分布、表面层残余应力分布以及显微组织变化的影响。结果表明:孔壁最大表面粗糙度Ra 0.431μm,能很好满足航天工业对制孔粗糙度的要求;适当孔壁硬化(硬化程度为129%~141%)提高了耐磨性;表面层残余应力均为压应力,有利于提高孔的疲劳性能;由于散热良好和机械载荷小,孔壁表层并没有出现"白层"现象;因此,螺旋铣孔工艺能大大改善钛合金制孔表面完整性。     

细长轴超声椭圆振动辅助车削试验

设计了铝合金细长轴超声椭圆振动辅助车削试验,测量了不同超声波电压下的刀具振幅。分析了铝合金细长轴超声振动辅助车削切削力变化规律,开展了普通车削与超声椭圆振动辅助车削单因素对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴不同区域表面粗糙度。试验结果表明:在相同切削参数条件下,超声椭圆振动辅助车削三个方向的切削力均小于普通车削切削力,并且随着振幅的增加切削力进一步降低。两种加工方式下细长轴的中间区域表面粗糙度均比两端差,但超声椭圆振动车削沿细长轴长度方向的表面粗糙度的均匀一致性优于普通车削。超声椭圆振动车削加工后的表面纹路较普通车削均匀缜密,且断屑效果优于普通车削,普通车削形成的切屑为连续切屑,切屑缠绕严重,而超声椭圆振动辅助车削的切屑形状为断续切屑,随着振幅的增大断屑效果提高。     

车削加工工艺对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

对不同工艺车削加工的EA4T车轴钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了车削加工工艺对该钢疲劳性能的影响.结果表明:在不同车削加工工艺下,试验钢轴向残余压应力的最大值与最小值相差50MPa,周向残余拉应力的最大值与最小值相差25MPa,车削加工工艺对残余应力的影响不大;不同车削加工工艺下试验钢表面粗糙度均小于0.8μm,且表面粗糙度的最大值与最小值相差0.15μm,车削加工工艺对表面粗糙度的影响不大;当表面粗糙度小于0.8μm时,车削加工工艺对疲劳寿命的影响不大;疲劳断口均分为裂纹源区、裂纹稳态扩展区和瞬断区,且均只有一个裂纹源,疲劳裂纹都是在表面较深车痕的根部萌生并向内扩展.     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工轴线直线度误差试验研究

针对某大型飞机轴类零件深孔加工粗糙度差、轴线偏差和切屑不易控制等问题,进行了Ti6Al4V钛合金枪钻加工试验,测试了枪钻加工深孔的轴线偏差、孔径误差和加工表面完整性,并分析了产生偏差的主要原因。从而优化了Ti6Al4V钛合金枪钻加工工艺参数,得到了Ti6Al4V钛合金17深孔枪钻加工最佳工艺参数,最终实现了860mm深孔的枪钻加工,使得最终综合误差控制在0.2mm以内,表面粗糙度Ra小于1.6μm。     

钛合金宽弦空心风扇叶片榫齿成型铣削研究

针对钛合金宽弦空心风扇叶片榫齿加工需求,采用硬质合金成形铣刀进行了钛合金铣削加工试验,通过切削力频域特性分析优化了切削参数,并对精加工条件下工件轮廓精度和表面完整性进行了分析。结果表明:切削速度对切削力频域幅值有显著影响,结合工件表面形貌和刀具磨损状况优选切削速度范围80-100m/min;成型铣削精加工条件下,工件轮廓精度满足要求,工件表面纹理清晰,表面粗糙度Ra在0.4μm左右,表层存在轻微硬化,未发现明显相变、晶粒粗大和晶粒扭曲现象。研究结果可为钛合金榫齿成型铣削工艺参数优化提供指导。     

润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明：CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。     

钛合金插铣加工切削力试验及工艺参数优化

钛合金整体叶盘结构复杂,制造难度大。应用插铣技术加工整体叶盘能够有效解决上述问题,插铣工艺参数的优化对发挥插铣加工优势具有重要作用。通过插铣钛合金试验研究,探讨工艺参数对切削力的影响规律;根据试验数据建立切削力预测模型,并对模型进行检验;最后以切削力与金属去除率为目标,基于MATLAB进行工艺参数优化,可为钛合金整体叶盘高效切削提供理论参考及技术支持。     

渐开线凸轮拉刀试制成功

<正> EQ245型东风牌汽车的刹车凸轮轴渐开线面如图所示。原工艺采用仿形铣加工。该零件的材料为45钢,表面粗糙度Ra为6.3μm,切削厚度为2mm。原工艺在XB4326铣床上进行粗铣、精铣两次加工,生产率低,表面粗糙度也达不到工艺要求。为了解决该问题,我厂采用拉削加工,设计了渐开线外拉刀。由二汽技术中心新工艺开发组试制成功。     

应用响应曲面法的机器人铣削工艺优化

为保证机器人铣削加工效率的同时减小切削力、振动加速度和表面粗糙度，从而优化铣削工艺，通过试验研究了不同铣削工艺对机器人切削性能的影响。应用响应曲面法，以切削力、振动加速度和表面粗糙度为响应值，选取主轴转速、进给量和切削深度3类数值因子，以及铣削方式与走刀方向2类类别因子进行优化参数，并建立了各个响应值的二阶预测模型。结果表明：Y方向铣削可以获得较小的切削力和表面粗糙度，逆铣的振动加速度幅值明显小于顺铣加工。同时，进给量和切削深度对切削力和振动加速度具有显著影响，主轴转速对表面粗糙度影响较为显著。优化结果表明高主轴转速、大进给量和小切深时，在保证加工效率的同时切削力、振动加速度和表面粗糙度都较小。     

钛合金大直径孔螺旋铣削工艺优化研究

本文基于螺旋铣孔技术,采用正交试验和极差值分析方法,在钛合金上进行了19.05mm直径孔的螺旋铣削试验。分析了不同切削参数对轴向切削力、钛合金孔径、粗糙度等的影响,以此为指标优化出最佳工艺参数。在此基础上研究了最佳参数下切削力、加工质量和刀具磨损随加工孔数的变化,发现在大直径孔加工中,螺旋铣孔技术可有效改善加工质量、提高加工效率。     

钛合金整体结构件高效插铣工艺实验研究

针对钛合金整体结构件粗加工的插铣和侧铣工艺,从切削力、切削稳定性、切削温度等方面进行了切削实验和分析对比。实验结果表明,在相同切除率条件下,插铣的轴向切削力略大于侧铣的轴向切削力,而插铣作用力仅为侧铣的1/3%;随着切削深度的增加,插铣刀具的振动比侧铣刀具的振动小,且切削过程稳定;
插铣的切削温度要比侧铣的切削温度低。最后,以TC4钛合金整体叶盘通道开槽为例,进行了插铣验证。验证结果表明,插铣切削过程稳定,效率比侧铣提高了近1倍,刀具成本仅为侧铣的13%。     

CFRP/Ti叠层材料螺旋铣孔与钻孔的刀具磨损对比与分析

针对螺旋铣孔与传统钻孔刀具磨损的问题,对CFRP/Ti叠层材料进行螺旋铣孔与传统钻孔试验。在相同加工效率及切削速度的基础上,对两种工艺加工孔的切削力及刀具后刀面磨损长度进行了测量。结果表明:制孔过程中,螺旋铣削制孔的切削力明显小于钻削制孔的切削力;加工过程中,螺旋铣削制孔的切削力比钻削制孔的切削力更加平缓;同等参数条件下,螺旋铣削加工到24孔时刀具失效,传统钻削加工到18孔时刀具失效;螺旋铣削制孔的刀具比钻削制孔的刀具更加耐磨,加工孔数更多。     

基于Kriging插值和遗传算法钛合金车削加工参数优化

钛合金较差的切削加工性不利于保证好的表面完整性,影响钛合金零件的使用性能。基于田口方法建立钛合金车削试验模型,考察切削用量对表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率的影响规律,以材料去除率为目标函数,以表面粗糙度、刀具寿命和切削力为约束函数,基于Krig-ing插值的响应曲面法和遗传算法构建了钛合金车削参数优化模型。研究结果表明:钛合金车削过程参数最优的水平组合为v3f1ap1r1E3,优化结果与初始试验相比,表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率分别改善了75.86%、65.16%、36.41%和557.91%。     

钛合金螺旋铣孔与传统钻孔的加工质量对比

对钛合金进行了螺旋铣孔与传统钻孔试验,研究了两种孔的加工质量及影响因素。结果表明:钛合金螺旋铣孔的质量相对较高,表面粗糙度相对较小;对于螺旋铣孔工艺,轴向每转进给量是影响孔表面粗糙度的主要因素,切向每齿进给量是影响孔圆度的主要因素,螺旋铣孔参数对孔径的影响不大;对于传统钻孔工艺,轴向每转进给量是影响孔表面粗糙度、圆度和孔径的主要因素。     

SDP1Cu预硬塑料模具钢高速车削工艺参数优化

采用正交试验设计方案对新型预硬塑料模具钢SDP1Cu进行外圆高速干切削,旨在提高其车削的表面质量和加工效率。以切削力和表面粗糙度作为参评指标,利用极差和方差分析法分析切削力和粗糙度,利用多元线性回归分析法对加工的切削力和表面粗糙度进行建模分析,并利用多目标遗传算法对切削工艺参数进行优化。试验分析表明:切削深度对切削力变化影响最大,通过MATLAB软件分析得出最优参数组合为v=195.76m/min,f=0.157mm/r,a_p=1.025mm;优化结果为切削力F_z=459.9N,表面粗糙度Ra=1.557μm,材料去除率Qz=31589mm~3/min。