基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

YG8硬质合金刀具干切削铝合金表面粗糙度及刀具磨损研究

采用YG8硬质合金刀具对铝合金进行干切削正交试验,采用共聚焦显微镜测量加工表面粗糙度,分析切削参数进给量、切削速度、背吃刀量对铝合金加工表面粗糙度的影响规律。结果表明:进给量对加工表面粗糙度影响较大,其次是切削速度,而背吃刀量的影响相对较小。采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具磨损表面形貌,采用能谱分析仪(EDS)对刀具磨损表面进行元素分析,分析研究了刀具磨损机理。     

Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟

采用DEFORM软件建立三维有限元模型对切削过程进行数值模拟,研究了不同切削速度、背吃刀量和进给量的切削用量三要素对切削力F和切削温度θ的影响。结果表明,在切削用量三要素中,对切削力F影响的主次顺序为切削速度进给量背吃刀量;对切削温度θ影响的主次顺序为背吃刀量进给量切削速度,模拟结果与之前的试验结果基本吻合。分析切削力和切削温度可预测Ti6Al4V钛合金的最佳工艺参数,对揭示Ti6Al4V钛合金切削加工过程的基本规律具有实际意义。     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

切削参数对粗精铣合体刀具铣削加工表面质量的影响

采用硬质合金刀具,通过单因素实验对铸铝材料的表面铣削加工过程进行研究,获得最佳的切削参数,提高加工表面质量。实验以粗精铣一次完成工艺代替粗加工—精加工分步完成的加工工艺,研究粗精铣合体刀具加工中最佳的切削参数组合。实验结果表明,对于铸铝零件,切削加工的最佳切削参数组合为:切削速度v=3000r/min、进给量f=1000mm/min、背吃刀量a p=0.3mm。通过比较不同工艺下切削参数与表面质量之间的关系,得出在相同表面质量的要求下,粗精铣合体刀具在铣削过程可简化加工工艺,缩短加工时间。     

基于用户材料二次开发的Ti6Al4V切削加工三维有限元模拟

采用Ti6Al4V在大应变、高应变率和高温条件下的流动应力模型,通过用户材料二次开发写入Deform-3D材料库中,在此基础上开展了不同参数条件下Ti6Al4V高速车削加工的热—力耦合有限元模拟试验,对切削力、切削温度和刀具磨损随切削参数的变化进行深入研究。与试验结果的比较表明,采用二次开发的用户材料模型,可以提高切削力仿真精度,实现对整个切削过程的更准确预测。对切削力影响由大到小依次是背吃刀量、进给量、切削速度。从切削力的角度来选择切削参数时,优先选取较高的切削速度,其次考虑较大的进给量。对切削温度影响最大的是切削速度,且切削速度与切削温度呈正比关系,背吃刀量影响最小。从切削温度角度选择切削参数时,应选用较大的进给量和背吃刀量,适当减小切削速度。切削速度对刀具磨损的影响最大,所以,为了延长刀具的使用,必须合理地选择切削速度。     

金刚石刀具高速精密切削加工的研究

采用聚晶金刚石刀具和天然金刚石刀具对LY12高强度铝合金进行了高速精密切削试验 ,系统研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明 ,在比常用切削速度高 8倍的高速切削速度范围内(v=80 0～ 12 0 0m/min) ,采用圆弧刃天然金刚石刀具可获得Ra0 0 4～ 0 0 6 μm的高光洁加工表面 ;采用直线刃聚晶金刚石刀具可获得Ra0 0 7～ 0 1μm的光洁加工表面。切削速度对加工表面粗糙度的影响主要受到机床动态特性的制约 ;进给量的选择范围较大 ;背吃刀量对加工表面质量影响极大 ,为获得较小表面粗糙度必须合理选用背吃刀量     

微量油膜附水滴切削液加工对切削力影响的试验研究

为探索研究微量油膜附水滴(OoW)切削液在车削中对切削力的影响,选出较适宜的切削用量,通过正交试验方案,分别研究在干切削和OoW切削两种不同加工方式下,切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对车削45#碳素结构钢时主切削力的影响。经多元线性回归处理,建立切削力经验公式。结果表明:在使用OoW切削液润滑的情况下,主切削力变化范围较大,但采用较高切削速度、较低进给量、较大的背吃刀量时,主切削力较干切削时有明显下降。     

数控机床自动进料法

加工如图1所示的零件,该零件的材料为YL12,毛坯为直径30mm的棒料,长度是500mm（锯床下料）。零件的加工工序为车外径→切断,同时因为YL12为易加工材料,切削速度很大,背吃刀量很深,进给量很大,背吃刀量很深,进给量很大,致使该零件的切削效率极高,加之产品的装夹频率特别高,劳动强度大,缩短零件加工时间几乎是不可能的,只能缩短辅助时间。     

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛，切削加工过程中易形成积屑瘤，导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究，通过改变背吃刀量和进给量，进行ZL109铝合金棒材切削加工，分析表面粗糙度的演变规律，并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大，且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25～0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时，加工表面粗糙度值最小，表面完整性最好，并且刀刃损伤程度最轻。     

纺纱锭子弹性管工艺参数优化与同轴度控制方法

针对高速纺纱锭子弹性管结合件加工时易变形、同轴度精度差等制造工艺瓶颈,采用金属切削有限元分析软件Advant Edge建立了弹性管支撑孔镗削工步的有限元分析模型,考察并揭示了单个工艺参数对切削力和刀具温度的影响规律,发现背吃刀量对切削力的影响最大,切削速度对切削力的影响最小,进给量介于二者之间.而刀具温度将随着切削速度、背吃刀量及进给量的增加而升高.基于以上规律和减少弹性管加工变形、提高加工效率等目标,进行了工艺参数的综合优化设计,即适当减小背吃刀量、增加进给量和切削速度的优化策略.弹性管支撑孔的工艺参数优化设计和同轴度误差综合分析结果表明,根据高速纺纱锭子弹性管结合件的结构参数和精度要求等,合理选择和有效组合工艺参数是改善该类产品制造工艺瓶颈的重要途径之一.     

基于DEFORM的整体CBN刀具切削钛合金的有限元分析

利用DEFORM-3D有限元软件对整体CBN刀具车削钛合金进行了三维仿真,采用单因素试验法模拟分析CBN刀具车削钛合金时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明:对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的影响最弱。切削温度方面,切削速度对其影响最大,背吃刀量最小。     

高速切削铝合金2024-T4切削力的仿真研究

利用有限元软件Advant Edge设计以切削力为目标,以切削速度、进给量和背吃刀量为自变量参数的三因素四水平正交试验,对硬质合金刀具切削2024-T4铝合金的加工过程进行2D仿真,研究了切削参数对切削力的影响规律。采用极差分析获得切削参数的最优组合,通过方差分析获得切削参数对切削力的显著性。结果表明:背吃刀量对切削力影响最大,切削速度影响最小,最优切削参数都是u_c=1250m/min,f=0.09mm/r,a_p=0.2mm;背吃刀量和进给量对F_x的影响显著,切削速度对F_x的影响不显著,切削速度、进给量和背吃刀量对F_y的影响显著。     

切削参数对LA103Z镁锂合金加工性能的影响研究

采用单因素变量法设计了不同切削参数的实验方案。研究切削参数对LA103Z镁锂合金切削力、切削温度和表面粗糙度的影响规律并确定热力耦合作用与表面加工质量的关联关系。研究结果表明：切削参数对LA103Z镁锂合金切削性能影响明显。其中切削速度、进给量和背吃刀量分别对切削温度、表面粗糙度和切削力有明显影响。在进给量一定的情况下，切削力和切削温度联合作用影响表面粗糙度，整体上来说切削力的影响范围更大。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

42CrMo钢精车加工表面残余应力有限元仿真研究

基于ABAQUS软件建立了42CrMo锻钢活塞外圆精车加工的二维切削仿真模型,采用单因素法研究了切削参数对残余应力的影响规律.结果 表明:42CrMo钢精车加工过程中,热应力引起的残余拉应力起主导作用,已加工表面产生残余拉应力并沿深度方向迅速转变为压应力.残余应力层深度随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削速度对残余应力层深度影响不显著.表面残余拉应力随切削速度和进给量的增大而增大,背吃刀量对表面残余应力影响不显著.最大残余拉应力出现在工件已加工表面以下,表面残余应力、最大残余拉应力和最大残余压应力随切削参数的变化趋势与切削温度随切削参数的变化趋势基本一致.     

PDC刀具切削参数对切削力和表面粗糙度的影响

研究了PDC刀具的切削参数对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明进给量和背吃刀量是影响切削力的主要因素,切削速度对切削力的影响较小。小进给量、高切削速度有助于提高工件表面光洁度。     

基于离散粒子群算法的复杂曲面微小零件切削参数优化研究

采用常规方法计算零件切削参数优化目标函数和约束条件时,忽略了生产效率和粗糙度两个变量,导致优化参数作用下的零件加工表面粗糙度较大和加工总工时较长。为提高生产效率和降低生产成本,提出了基于离散粒子群算法的复杂曲面微小零件切削参数优化方法,选择切削速度和进给量作为待优化切削参数,确定参数优化目标方向,对微小零件加工的功率、切削力、进给量及粗糙度等进行约束,利用粒子群算法求解优化目标和约束条件组成的数学模型,得到切削速度和进给量最优解。选择微小齿轮毛坯、铣刀及机床进行滚齿加工的对比实验,并采用设计方法和常规方法获取不同切削深度下的切削参数优化值。结果表明,设计方法减小了齿轮加工表面粗糙度,缩短了齿轮加工总工时,提高了滚齿表面质量和生产效率。     

轴承钢硬态切削表面残余应力的研究

为了揭示轴承钢硬态切削中切削用量对工件已加工表面残余应力的影响规律,运用金属切削软件AdvantEdge在不同切削用量条件下进行了热力耦合切削仿真。结果表明:硬态切削后工件已加工表面出现残余压应力,随着深度的增加残余压应力值减小并逐渐转变为拉应力;切削速度和进给量对残余压应力影响较大,残余压应力最大值随着切削速度的增加呈先减小后增加的趋势,但作用深度变化较小,进给量增加时残余压应力最大值和作用深度均增加;背吃刀量增加时残余压应力最大值和作用深度变化幅度很小。研究结果可为残余应力控制和工艺参数优化提供理论指导。