薄壁筒车削颤振稳定性预测

切削颤振是制约薄壁筒工件加工质量和效率的主要因素之一。采用半离散法对含有时滞项的动力学方程进行稳定性预测分析,结合薄壁筒工件切削振动试验,研究刀具、工件动力学参数匹配关系变化对切削加工稳定性的影响。通过仿真分析得出:随着刀具刚度或固有频率的提升,切削系统稳定性呈上升趋势,但过度提升刀具刚度并不会有效提升切削稳定性;在刀具与工件固有频率接近处,切削系统的稳定性较差;适当调整刀具动态特性参数有利于提高柔性工件切削加工的稳定性;切削过程中,时变的切削位置和工件尺寸会引起切削系统动态特性的变化。根据时变稳定性预测图,从稳定性分析角度解释了一次走刀切削试验中薄壁筒工件表面出现不同加工形貌的原因。     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

基于切削参数的高速铣削系统稳定性研究

切削中的振动对加工质量有很大的影响,通过高速铣削试验及仿真分析,对基于工艺参数和刀具参数的高速铣削系统稳定性进行研究,得到了主轴转速、进给量、切削深度、刀具几何参数等对切削颤振系统稳定性的影响规律。试验所得结果为高速铣削加工切削用量的合理选择,特别是加工参数的优化提供了参考。     

MDH80加工中心铣削稳定性研究

为了提高发动机缸体与缸盖结合面的表面加工质量,研究了铣削加工过程中的颤振稳定性问题。进行了刀具—主轴锤击模态试验和铣削力仿真实验,获得了所用刀具的低阶模态参数及铣削力系数。构建了铣削颤振的稳定性叶瓣图,用于指导切削参数的选择和优化。通过该方法可以选取合适的主轴转速和切削深度,避免加工过程中颤振的发生,提高工件表面的加工精度,并对加工刀具及机床本身有保护作用,可提高其使用寿命。     

PCBN硬态加工表面粗糙度形成分析及实验

对聚晶立方氮化硼刀具硬态切削加工表面粗糙度形成进行分析,认为其加工粗糙度形成主要原因和普通切削不一样,切削残留、侧向塑流和机床系统振动是加工表面粗糙度形成的主要原因。通过试验和扫描电镜观察证明了：切削残留对粗糙度大小影响最大;切削条件不同导致侧向塑流发生程度不一样,对加工表面粗糙度有很大影响;进给量和刀尖圆弧半径的影响明显超过切削速度和切削深度。     

高速切削摩擦学研究

高速切削过程中的摩擦直接影响刀具失效(磨损和破损),刀具使用寿命、工件的加工精度以及已加工表面质量。文章综述了高速切削摩擦学研究进展,重点介绍了高速切削中刀-屑之间和刀-工之间的摩擦学特性,阐述了刀具前刀面与后刀面的磨损形态和磨损机理,以及高切削过程中的冷却/润滑条件和不同的切削环境对刀具和工件的影响。展望了高速切削摩擦学的发展方向。     

一种新的在高速铣削中识别稳定性极限图的分析实验方法

提高高速切削加工的速度和加速度会导致激烈颤振,并且引起动态问题.这些问题影响刀具寿命(刀具磨损和刀具失效)、降低工件表面质量、减少产量、产生废料、破坏环境.利用颤振分析预测方法,结合基于多自由度系统模态分析实验得到一种获得稳定性极限图信息的新方法.本文描述了这种新方法的进展,针对各种振动模型得到用来绘制高速切削稳定性极限图的信息,这对在操作中自由选择参数是很有帮助的.最后通过几个实验验证了这种方法的可靠性,达到了预期的目标.     

微织构刀具对工件表面残余应力影响有限元分析

针对微织构刀具对切削工件表面残余应力的影响,设计不同尺寸的垂直槽和平行槽微织构,利用有限元仿真技术,模拟不同类型、不同尺寸微织构PCBN刀具干式车削GCr15试验。通过对有限元结果进行研究分析,得到已加工表面残余应力分布情况,并与无织构PCBN刀具对比,分析微织构对已加工表面残余应力的影响。有限元仿真结果表明:与无织构刀具切削工件表面获得拉应力相比,槽型织构刀具切削后的工件已加工表面呈现压应力,提高工件表层的耐磨损和耐疲劳性能;宽度50μm垂直槽和宽度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面压应力最大,对工件表面应力分布影响最显著。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析（英文）

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振。高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差。分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用。因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差。首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法。通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图。接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律。最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图。借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振.高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差.分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用.因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差.首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法.通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图.接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律.最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图.借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件.     

T2纯铜高速铣削刀具磨损对表面形貌的影响

目的 满足T2纯铜与日俱增的加工需求,改善T2纯铜的加工质量,探究不同铣削速度下刀具损伤和已加工表面形貌之间的内在联系。方法 根据单因素试验结果,研究铣削速度对于刀具磨损的影响。在磨损刀具铣削力模型和已加工表面应力模型的基础上,从铣削力、刀具损伤形式以及磨损机理出发,分析刀具磨损对于已加工表面质量的影响,解析表面缺陷产生的原因,并通过光学和电子显微镜对磨损后的刀具表面形貌及已加工表面缺陷进行分类表征。结果 当铣削速度较低时,刀具严重的崩刃现象引起了系统铣削力急剧增加,这极大的破坏了铣削系统的稳定性和已加工表面的应力状态,并导致表面粗糙度增大,形成颤振波纹、表面撕裂等加工缺陷。而当铣削速度较高时,由于刀具的损伤较轻,铣削系统相对稳定,已加工表面仍然保持较好的加工质量,特别是铣削速度为600 m/min时,表面粗糙度Sa和Sq的值达到了1.80 μm和2.25 μm,在刀具磨损后仍然分别保持在2.20 μm和3.10 μm左右。结论 在T2纯铜的铣削加工中,提高铣削速度对延长刀具寿命,改善已加工表面质量有积极作用。     

表面织构对GCr15淬硬轴承钢切削过程影响分析

针对GCr15淬硬轴承钢切削过程中由于切削力大、切削温度高而导致的刀具磨损加剧问题,在工件表面预置织构,通过有限元仿真结合正交试验对切削过程进行模拟,并通过信噪比分析方法进行优化分析,利用极差分析、方差分析确定最优切削参数组合以及切削参数对于切削力以及温度的影响程度。切削仿真结果表明:切削速度120 m/min、进给量0.05 mm/r、切削深度0.1 mm为最优切削参数组合。在最优切削参数条件下,通过对表面织构GCr15轴承钢进行切削仿真模拟,得到切削力以及切削温度的仿真结果。将表面织构和无表面织构的切削仿真模拟结果进行对比,结果表明表面织构切削仿真的切削力及切削温度都得到有效降低,有利于减少刀具磨损,提高刀具寿命。     

细长轴车削表面粗糙度实验与分析

为了明确加工状态及切削参数对细长轴类零件切削表面粗糙度的影响规律，通过刀具切削刃与工件表面形貌的几何映射关系，推导轴向截面的轮廓曲线方程，得出不同切削参数下的理论表面粗糙度值；对比分析不同加工状态、切削参数下细长轴切削表面粗糙度数据。结果表明：稳定切削时，细长轴工件的振动以主轴转频及其倍频为主，加工表面粗糙度受进给量影响最大，粗糙度随进给量的增大而增大，工件刚度较大时理论粗糙度与实测结果误差较小；当颤振发生时，工件振动信号中出现与其固有频率接近的高频振动成分，此时粗糙度理论预测结果与实测结果误差较大。理论模型中应充分融合工艺系统的振动信息，可进一步提高预测模型的精度与适用范围。     

切削条件对淬硬钢已加工表面白层形成的影响

高速切削淬硬钢已加工表面存在白层,对工件使用性能具有很大的影响,研究已加工表面白层对改善工件表面质量和切削加工性具有重要意义。通过使用PCBN刀具高速干硬切削GCr15钢和40Cr Ni Mo A钢实验,分析了高速干硬切削过程中已加工表面产生白层的条件,研究了切削速度、后刀面磨损量等切削参数以及材料含碳量对白层厚度的影响规律。研究表明:已加工表面白层厚度随切削速度提高呈现先增加后减小趋势,随刀具磨损量增加而增大;随着工件材料含碳量增加,白层厚度增大。     

铸铁纤维的颤振切削加工的研究

对金属纤维的颤振切削加工形成条件进行分析，提出奥—贝球墨铸铁是切削加工短铸铁纤维的理想材料；对影响金属纤维颤振切削的刀具角度、进给量和切削速度加以分析和实验研究。     

影响加工振动的因素及优化途径研究

高速加工中的颤振影响零件加工质量和经济效益。根据切削振动机制,提高刚度是解决颤振的主要途径。常见的解决方法是优化工艺系统的机床、刀具等。提出利用黏弹性材料性能来提高夹具刚度,同样可以达到减少颤振、提高工艺系统刚度的目的,同时可以减少零件的装夹次数,既节约了辅助时间,又提高了生产率。所采用的方法简单实用,有利于推广应用。     

薄壁件铣削加工颤振控制研究

针对薄壁支架加工过程中出现的颤振现象,通过铣削加工颤振机理分析,并进行切削参数优化,解决了加工过程中的颤振问题。首先通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件动态特性;接着通过试验与仿真相结合的方式,获取机床-刀具系统的颤振稳定域;并进行稳定域内参数优化、零件动态特性与切削参数对比分析,最终获取避免加工颤振的切削参数,并进行加工验证试验,解决了加工颤振问题,提高了产品质量。结果表明通过切削参数优化可有效解决加工过程中得颤振问题。     

微细铣削加工再生颤振的研究(英文)

微细铣削是利用微铣刀在高转速下加工复杂三维结构的制造技术。再生型颤振能引起刀具的严重磨损,降低零件的加工质量,是微细铣削加工面临的主要挑战之一。铣削加工过程中切削系数和系统动态特性的多变影响颤振稳定性。针对该问题,建立了考虑再生效应的微铣削动态铣削力模型和颤振稳定域解析模型,通过模态试验获得机床 - 刀具系统的频响函数,综合使用铣削稳定性判据进行数值分析,获得了颤振稳定域解析解。最后进行了颤振稳定性加工实验,验证了建立的颤振系统动力学模型和颤振解析模型的正确性。     

不同PCBN刀具车削硼铸铁的对比研究

使用不同的立方氮化硼刀具材料(PCBN)和刀具结构,在相同加工参数下,对硼铸铁进行切削加工试验,并对比其加工效果。结果表明:同粗粒度的PCBN刀具相比,细粒度的PCBN刀具加工所得的工件表面粗糙度较低,且刀具本身的耐磨性较高;在切削过程中,随着进给量的增大,工件表面粗糙度也增大;PCBN刀具的负倒棱宽度对加工硼铸铁的切削温度和后刀面磨损有较大影响,负倒棱宽度增加,切削温度和刀具磨损增加,而倒棱角度对刀具和切削过程影响有限。     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。