镍基高温合金磨削出口毛刺的有限元分析

为揭示镍基高温合金磨削过程中出口毛刺的形成机理,文章建立了单颗PCBN磨粒高速磨削Inconel718合金的二维模型,并验证了模型的可行性。运用仿真软件DEFORM-2D对磨削出口毛刺的形成过程进行了研究,将其形成过程分为了8个阶段,并在不同磨削条件下采用正交实验法分析了磨削速度、磨削深度、磨粒圆锥角和磨粒刃口半径对磨削出口毛刺的影响规律。研究表明：磨削出口毛刺的尺寸主要由毛刺宽度和高度组成,毛刺宽度和高度均对磨削深度比较敏感,磨削深度越大,毛刺的宽度和高度也越大。另外,磨削速度、磨粒顶锥角、磨粒刃口半径增大,毛刺宽度也随之增加,但毛刺高度对这3个参数不是很敏感。     

基于应变梯度理论的微切削毛刺仿真研究

在微切削过程中,为了更准确地研究材料尺寸效应对毛刺高度和宽度产生的影响,基于应变梯度理论对传统的Johnson-Cook本构模型进行修正,然后通过用户子程序vumat将其导入ABAQUS有限元软件进行出口毛刺仿真。通过仿真结果可知:在考虑材料尺寸效应的条件下,随着切削厚度的增加,剪切变形区内最大应力值会减小,并向不考虑材料尺寸效应时的最大应力值靠近;在考虑材料尺寸效应的条件下,水平方向上的切削力会变大,进而导致出口毛刺的高度值和宽度值均大于不考虑材料尺寸效应时的对应值。     

基于回归分析方法的切削表面粗糙度模型预测研究

依据正交切削试验,利用回归分析方法,通过MATLAB软件建立切削参数与粗糙度之间的回归预测模型,并对回归模型和回归系数显著性进行了检验,可知该表面粗糙度预测模型是显著的,切削参数中切削速度对粗糙度的影响最显著。模型所反映的粗糙度变化趋势与切削试验结果基本一致:当切削速度和切削深度增加时,工件表面粗糙度呈逐渐上升趋势;当进给量增大时,工件表面粗糙度有所下降。     

基于单颗磨粒划擦的铰珩毛刺形貌研究

搭建了单颗磨粒划擦试验平台,开展了单颗磨粒铰珩试验研究。以毛刺高度和根部厚度作为毛刺尺寸评价指标,分析了切削深度、切削速度和进给速度对毛刺形貌的影响规律。试验结果显示:切削深度对于毛刺尺寸影响最大,切削速度和进给速度对于毛刺尺寸影响较小。毛刺尺寸随切削深度的增大而增大,切削速度和进给速度的增加,毛刺尺寸变化不明显。     

GH4169镍基高温合金表面加工硬化研究

基于高速铣削GH4169镍基高温合金正交试验,借助截面法对每组加工参数下得到的材料表面进行硬度测量,记录并分析所得硬度值。通过分析可知,GH4169镍基高温合金加工性能差,加工硬化程度在110.5%-127.5%之间。通过对正交试验数据的极差分析,得到对其表面加工硬化影响的主次因素依次是铣削速度、切削深度、每齿进给量。并且随着铣削速度的增加,GH4169镍基高温合金的表面加工硬化程度逐渐降低;随着切削深度的增加,高温合金的表面加工硬化程度逐渐升高;每齿进给量对高温合金的表面加工硬化的影响很小。     

陶瓷刀具高速切削镍基高温合金沟槽磨损试验研究

通过陶瓷刀具高速切削镍基高温合金试验,计算了不同速度下切屑毛边对刀具前刀面和切削刃的冲击频率,分析了切屑毛边对沟槽磨损形成的影响;设计了去毛刺试验台,对比分析了去毛刺切削和常规切削时待加工表面切削毛刺尺寸和刀具沟槽磨损的大小。通过扫描电镜和能谱分析,对刀具沟槽磨损部位进行了观测与分析。试验结果表明,侧向切削毛刺和锯齿状切屑毛边是造成沟槽磨损的根本原因,黏结是加速沟槽磨损的重要因素。     

织构参数对刀具主切削力及切削温度的影响

织构刀具具有良好的摩擦学特性,针对织构参数对刀具主切削力及切削温度的影响,利用仿真软件建立硬质合金织构刀具切削Al7075-T6铝合金的二维正交切削仿真模型,分析了织构宽度、织构间距、织构刃边距、织构深度对刀具主切削力及切削温度的影响。结果表明,合理的织构参数具有良好减磨效果,能够改善刀具切削性能;不合理的织构参数会引发织构刀具的二次切削,使刀具的主切削力及切削温度增大。在所选织构参数范围内,织构宽度40μm、织构刃边距80μm、织构间距70μm、织构深度20μm时,刀具的主切削力及切削温度最低。     

高精度陶瓷镀金极杆的制造技术

陶瓷镀金极杆是高端四极质量分析器的核心零件,其精度与表面质量要求高,制造难度大,目前国内尚无研制报道。提出了一种陶瓷镀金极杆的精密制造工艺方法,采用"陶瓷基体精密磨削-化学镀镍磷合金-金刚石超精密切削镍磷合金层-电镀金"的工艺路线,攻克了陶瓷基杆上化学镀镍磷合金及镍磷合金层的金刚石超精密切削两项关键工艺,成功制造出了高精度镀金极杆(φ12mm×150mm规格),其整杆圆度(0.1~0.4)μm,圆柱度小于1μm,表面粗糙度Ra小于0.02μm,完全满足高精度四极质量分析器对极杆的制造精度要求。采用制造的陶瓷镀金极杆,研制出了国内首套高精度陶瓷镀金四极质量分析器,经检测其综合几何精度达到了2.25μm。     

基于ABAQUS的进给方向毛刺形成及控制研究

微细切削过程中产生的毛刺是影响工件的配合、降低工件的尺寸精度和表面质量的主要因素之一。运用有限元分析软件ABAQUS,对Al SI4340钢进行微细切削模拟,以车削进给方向毛刺为研究对象,通过建立正交试验,分析了刀具前角、切削速度和切削深度对毛刺高度的影响。结果表明,切削深度对毛刺高度值的影响显著,刀具前角和切削速度的影响相对较弱。研究结果为合理选择刀具几何角度和切削参数提供了理论指导。     

精密加工中切削参数对毛刺尺寸的影响

毛刺的产生是金属切削加工中长期存在的问题,在实验的基础上通过对精密车削中进给方向毛刺的研究,分析了切削参数对毛刺尺寸的影响,为毛刺生成机理的研究以及毛刺的抑制和去除做了部分基础性工作。     

水射流引导激光制造Inconel 718合金沟槽结构的研究

为了探究水射流引导激光(WJGL)技术在Inconel 718合金上制造沟槽结构的规律特征,在自行研发的水导激光设备上设计并进行了多组单因素实验,分析了水射流速度和激光能量密度对沟槽结构的深度、宽度以及毛刺尺寸的影响规律。实验结果表明,激光能量密度对沟槽结构尺寸的影响程度要高于水射流速度,在喷嘴孔径固定不变的条件下,激光能量密度和水射流速度对沟槽结构宽度的影响很小。采用孔径为0.5 mm的喷嘴,当水射流速度固定为60 m/s,激光功率密度为40 J/cm²时,获得最大沟槽平均深度为523μm;当激光能量密度为10 J/cm²时,获得最窄沟槽平均宽度为403μm;当激光能量密度为40 J/cm²时,获得最小毛刺平均尺寸为54μm。根据理论分析得出,水导激光技术去除Inconel 718合金的机制是通过激光烧蚀并熔化材料,水射流将熔融物冲刷去除。     

PVD涂层刀具高速铣削砂岩表面粗糙度研究

砂岩装饰品已逐渐走进人们的生活,提高砂岩加工表面质量已备受关注。利用正交试验,研究PVD涂层刀具高速铣削砂岩的切削速度、进给速度及切削深度对加工表面粗糙度的影响。分析了表面粗糙度随不同切削参数的变化规律:随着进给速度与切削深度的增加,表面粗糙度值变大,随着切削速度的增加,表面粗糙度值减小,当切削速度由3000r/min提高到12000r/min时,表面粗糙度值由4.98μm减小到3.64μm。建立了表面粗糙度的回归预测模型,经F检验具有较高的显著性,为实际生产加工砂岩制品提供了一定理论依据与参考价值。     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

镍基高温合金斜角切削的仿真研究

针对难加工材料镍基高温合金切削力大以及难排屑等问题,在ABAQUS有限元分析软件中建立三维斜角仿真模型,模拟镍基高温合金的切削加工过程。研究斜角切削状态下镍基高温合金材料的去除机理和切屑形成,通过正交试验和单因素试验,分析在不同切削参数下流屑角以及三维切削力的变化情况。采用有限元分析方法对镍基高温合金的三维斜角切削过程进行仿真研究,降低了研究成本,为镍基高温合金高效切削加工提供了理论参考。     

切削参数对微铣毛刺尺寸影响的试验研究

以铝合金Al6061-T6为研究对象,采用单因素试验方法,利用MIKRON UCP800五轴联动加工中心进行了微铣槽试验,研究了主轴转速、切削深度和进给速度对顶部毛刺尺寸的影响,初步揭示了上述切削参数对顶部毛刺尺寸的影响规律,为主动控制微铣加工过程中的毛刺尺寸提供依据。     

辊筒模具超精密机床系统设计与工艺

为了提高国内大尺寸光学微结构薄膜的光学级模具制造水平,打破国外在辊筒模具超精密加工装备的垄断,完成了国内首台套大尺寸光学微结构辊筒模具超精密机床的设计、集成以及典型微结构工艺的研究工作。首先,根据辊筒模具表面微结构加工工艺的特点,分析了辊筒模具超精密机床的关键技术并完成了机床结构与运动控制系统设计。在机床系统集成后,完成了运动控制系统的调试。直线轴执行阶梯运动完成了直线轴运动分辨率的测试。其次,通过准直仪和激光干涉仪完成了机床关键轴系的直线度及定位精度的测试和补偿。最后,采用多步切削法切削实验,以降低毛刺高度为目标,完成了V槽阵列的加工工艺参数优化。经测试,该超精密加工机床的直线运动分辨可达到5nm,直线轴的双向定位精度均优于1μm/1 100mm;采用多步切削法加工V槽阵列,最后一次切削深度建议在1~2μm,可以获得合格的V槽阵列。     

基于Inconel 718车削过程有限元仿真的刀具刃口几何参数优化

基于Third Wave Advant Edge建立二维有限元模型,对镍基高温合金Inconel 718的车削过程进行数值仿真分析,并通过直角车削试验验证仿真模型的精准度;提出了刃口几何参数的优化流程,获得了不同刃口几何参数下的切削温度和应力分布,研究了刀具刃口几何参数对刀具应力及刀具温度的影响,进而对加工镍基合金的刀具刃口参数进行优化。仿真结果表明:在选定后角7°时,粗加工镍基合金Inconel 718的最优前角为6°,最优刃口钝圆半径为60μm;随着刀具前角的增加(0°~10°),切削温度逐渐增加,刀具应力先减小后增加,切屑的高温区逐渐减小,刀具的高应力区逐渐向后刀面扩展;随着刃口钝圆半径的增加(30μm~80μm),刀具温度逐渐增加,温度分布无明显变化,刀具应力先减小后增加,切削刃附近应力集中现象减弱。     

国外关于切削毛刺生成机理与去除技术的研究

<正> 一、抑制和减小切削毛刺的必要性随着宇航事业的发展,对切削加工精度要求越来越高,某些特殊零件的加工精度要求在1μm或0.5μm以上。这就使得在切削加工精度要求不太高时产生的切削毛刺被认为其影响可以忽略的传统认识到受了挑战。对大多数设加工工件加工工时统计分析数字表明,去除毛刺工序所用工时约占全部加工工时的5～10%。1973年前后,美国用于去除毛刺的费用大约每年为60亿美元。尤其在数控机床和全自动化流水线的加工中,去除毛刺的