基于灰色理论的钛合金电火花加工工艺参数优化试验

为对材料去除速度、电极损耗和表面质量等工艺目标进行综合评价,以钛合金材料为试验对象,基于成熟的电火花加工设备,对峰值电流、脉冲宽度、占空比和抬刀周期等可调工艺参数进行正交试验研究,运用灰色理论进行试验数据分析,将多工艺目标转化为单一考量指标（灰关联度）,简化了试验过程,得到了工艺参数组合优化方案。验证试验结果表明,该参数组合能够在保证表面质量要求的同时,有效提高加工效率和降低电极损耗。     

磨粒辅助EDM与ECM复合加工技术

微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)的快速发展与产品微型化的发展趋势对微细结构表面(包括微孔、微槽和微棱柱/锥等)的加工质量提出了更高的要求,为了提高微细结构表面的加工质量,提出一种磨粒辅助放电加工(Electrodischarge machining,EDM)与电化学加工(Electro chemical machining,ECM)复合加工新方法,通过建立微加工模型分析了该方法的加工机理,搭建了微加工试验平台,并进行了工艺参数优化研究,采用直径500μm和75μm的钨电极在SUS 304不锈钢上分别进行了微盲孔和微通孔加工试验研究,结果表明,在所用的EDM、EDM与ECM复合加工和磨粒辅助EDM与ECM复合加工三种方法中,磨粒辅助EDM与ECM复合加工方法获得的表面粗糙度(Ra15 nm)最高,因此该方法是微细结构表面高效和高质量加工的最佳方法之一。     

钛合金材料切削加工参数优化和实验研究

根据正交实验的数据,利用Regress函数得出了刀具前角、刀具后角和切削速度对切削力和切削温度的回归函数,然后通过多目标遗传优化计算,将切削力和切削温度的回归函数作为主要优化目标,将材料去除率和切削功率的优化作为辅助目标进行优化计算,得到最优工艺参数,最后通过切削力和温度场的工艺试验验证优化结果。     

切削加工钛合金的切削参数优化研究

钛合金材料因其具有强度高、耐腐蚀性好、耐热高等特点被广泛用于航空航天、舰船、民用工业等各个领域。而钛合金是典型的难加工材料,切削钛合金的加工效率和质量较低。本文选用了不同种牌号的硬质合金刀具,进行了切削加工TC4钛合金刀具磨损及耐用度试验。基于切削加工钛合金的刀具磨损及耐用度试验结果分析,确定了切削速度、切削深度和每齿进给量等切削参数作为设计变量,建立了以切削加工钛合金最大金属去除率为优化目标函数,依据实际加工条件设计了相应的约束条件,最终建立了切削参数优化数学模型。     

钛合金表面微结构激光加工及参数优化

针对钛合金种植体与人体组织的结合问题,提出利用激光加工方法在钛合金表面加工微结构,并对激光加工的参数进行优化。首先,对材料进行预处理;然后,分别改变电流和Q频率等参数,在钛合金表面进行激光加工试验,寻找一组能在材料表面加工出理想微凹坑形貌的参数,最后使用优化参数在钛合金表面加工微结构。结果表明:激光加工钛合金微结构阵列的最佳电流为13A,Q频率为3k Hz;采用优化后的激光加工参数可以得到形貌规则的微凹坑阵列。     

钛合金铣削加工参数多目标优化研究

为解决钛合金铣削加工存在的高成本、低效率问题,以生产效率最大和刀具寿命消耗率最小为目标,建立了铣削参数优化模型。提出了扩展非支配排序遗传算法（ENSGA-Ⅱ）,对种群初始化子过程进行规范化处理,保证了种群的多样性和均匀性;根据Pareto最优原理将非支配概念从目标函数空间扩展到约束空间,使得多目标多约束问题的处理更具有适应性和有效性。实例表明,该方法具有良好的寻优能力,能够获得满意的Pareto解集。借助于该方法,工艺人员可根据优化目标灵活地选择铣削参数,更好地协调生产效率、生产成本和表面质量之间的关系。     

钛合金的电火花加工

前言 电火花加工原本可加工任何导电材料,甚至非导电的陶瓷材料,不管其硬、软、脆性程度如何都能加工。然而电火花加工同机加工一样,对于某些硬质合金、耐热合金等特殊材质也属于难加工材料。若加工条件(电流、脉冲参数等)选择不当,不仅影响加工效率还影响到加工的表面质量。为此,本刊特约请电加工行业资深专家王克锡先生将国外相关资料作一编译,将在本刊陆续进行介绍以供参考。     

弱电解质溶液EDM/ECM复合加工机理研究

弱电解质溶液中利用电沉积补偿电极损耗的电火花/电化学复合加工技术可以大幅降低电极损耗,对提高微细电火花加工效率具有重要意义。由于该工艺方法是EDM/ECM复合加工领域一个新的研究方向,研究成果很少。为加深对利用电沉积补偿电极损耗的电火花/电化学复合加工技术的认识,基于实验结果,对弱电解质溶液中的电火花/电化学复合加工的材料去除机理、放电通道形成机理及电极损耗机理进行了初步探索,得到了以下结果:电火花放电蚀除和电化学溶解共同将工件材料去除;大量气泡存在于电极间隙使复合加工放电通道的形成异于电火花放电加工;电沉积作用和电火花放电蚀除共同对工具电极损耗产生影响。     

基于GA-RBF神经网络的电火花成形加工电参数优化

针对电火花成形加工的电参数选择问题,先建立RBF神经网络,将加工电参数和工艺指标参数分别作为神经网络的输入和输出.然后用GA优化RBF神经网络,建立用于电火花成形加工电参数优化的GA-RBF神经网络模型.试验结果表明,该网络的精度是令人满意的.     

TC4钛合金车削工艺参数优化

基于正交试验和极差分析的方法,以工件表面粗糙度Ra值为评判指标,研究了TC4钛合金粗加工切削参数,并通过单因素实验法进一步优选了其精加工切削参数,同时对相同切削参数下涂层和无涂层硬质合金刀具的磨损情况进行了分析。研究表明:TC4钛合金粗加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.4mm、f=0.1mm/r;TC4钛合金精加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.2mm、f=0.1mm/r;由于UE6020涂层硬质合金刀具的涂层中含有Ti C,其与工件中的Ti元素亲和扩散,致使UE6020涂层刀具的耐用度低于US735刀具。     

钛合金车削过程中基于遗传算法的切削参数多目标优化

通过正交试验法对钛合金TC4进行了车削试验并对试验数据处理,得到切削温度、表面粗糙度关于切削三要素的多元线性回归方程。以切削速度、进给量和背吃刀量为优化变量,以最低切削温度、最好表面粗糙度、最大材料去除率为目标构建了切削参数的多目标优化模型。利用MATLAB中基于遗传算法的多目标优化函数对优化模型进行求解,得到优化问题的Pareto最优解并加以分析。     

TC4钛合金电火花小孔加工多目标优化试验研究

为提升电火花加工TC4钛合金的表面加工质量和加工效率,选取紫铜圆柱电极开展TC4钛合金电火花小孔加工试验,采用正交试验法,以电极相对损耗率、表面粗糙度、工件材料去除体积为工艺指标,分析峰值电流、维持电压、放电脉宽对工艺指标的影响重要性。采用RBF(Radial basis function)神经网络对已有试验数据进行训练,建立放电参数与工艺指标之间的数学预测模型。以该预测模型为适应度函数,将遗传算法与Skyline选择算法结合进行多目标优化仿真,得到最佳工艺指标,最后开展多目标优化验证试验。结果表明：当峰值电流为14 A、维持电压39 V/42 V、放电脉宽102μs/108μs时能够取得最优的加工结果,优化值与试验值误差较小。     

钛合金深窄槽可控振动辅助电解加工试验研究

为提高TB6钛合金深窄槽电解加工精度,基于电场仿真分析方法,研究了不同加工方式深窄槽侧壁电流密度和电化学溶解速度分布规律,并采用工艺试验方法对持续进给、振动进给、脉冲与振动耦合3种加工方式进行对比研究。试验结果表明：振动频率和持续进给速度固定时,提高振幅能够显著降低槽宽标准差,提高深窄槽加工一致性;持续进给速度相同时,脉冲与振动耦合的平均槽宽和槽宽标准差均较小,加工精度更高。采用脉冲与振动耦合加工方式,深窄槽入口处平均槽宽为2.62 mm,沿深度方向平均槽宽为2.73 mm,入口处槽宽标准差为0.05 mm,沿深度方向槽宽标准差为0.03 mm。     

软性磨粒流精密加工工艺参数优化方法

针对固-液两相软性磨粒流加工中随着磨粒流温度的升高而导致流体黏度下降,进而导致湍动能和动压力分布不均匀的问题,提出一种新型的加工方法,即通过改变流速来补偿温度变化对湍动能和动压力的影响。基于对加工机理的研究,认为湍动能和动压力分别影响加工表面的加工纹理和材料去除率,确定了一种评价湍流形态的标准。对同一速度下不同温度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了温度对湍动能和动压力大小和分布的影响;对同一温度下不同速度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了速度对湍动能和动压力大小和分布的影响。通过大量仿真求得了9个不同温度下的最优温度,并作出了温度-速度曲线,为以后的湍流调控和自动控制系统的设计提供参考。实验结果表明,调速后工件表面的加工均匀度有明显的提升。     

超硬合金的电火花成形加工

电极损耗大一直是超硬合金电火花加工的主要问题之一。通过从三个方面降低其电极损耗比，整体损耗（从粗加工到精加工）从原来的20％左右降低到7％左右。     

电火花线切割加工钛合金表面微槽工艺参数研究

为了研究电火花线切割工艺参数(脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、极间电压)对TC4钛合金加工的影响规律,本文通过一组四因素四水平正交试验,以切割速度、加工精度作为评价指标,通过极差分析法研究各工艺参数对钛合金加工的影响程度.试验结果表明:脉冲宽度对切割速度的影响是最大的,峰值电流对加工精度的影响是最大的.在脉冲宽度为24μ...     

非导电陶瓷材料电解电火花打孔工艺

在分析研究现有非导电材料电解电火花加工原理和现状的基础上,提出了一种新型的非导电陶瓷材料充气电解电火花复合打孔工艺,该种工艺方法具有加工效率高、能耗小等优点,并介绍这一加工方法的加工原理和特性。     

钛合金曲面磨粒流加工扰流流道仿真与试验研究

针对具有复杂曲面的钛合金工件磨粒流抛光后表面粗糙度Ra不均匀问题,提出一种具有扰流结构的仿型约束加工流道。借助计算流体动力学（CFD）分析软件,结合SST k-ω湍流模型、离散相模型（DPM）和Oka冲蚀模型,仿真分析原始流道和5种不同扰流角度的扰流流道内磨粒流动力学特性。数值模拟结果表明：扰流流场中的磨粒流相较于原始流场在工件表面具有更大的湍流动能、动压力和冲蚀速率,其中扰流角度为30°时冲蚀均匀性较好。基于仿真条件搭建了磨粒流加工试验平台,使用原始流道和30°扰流流道分别进行了加工试验。试验结果表明：使用原始流道加工5 h后,工件表面曲率不同区域的表面粗糙度Ra值分散,加工效果均匀性较差;使用扰流流道加工5 h后,工件表面各区域表面粗糙度Ra的均匀性明显优于无扰流流场的加工均匀性。