高速铣削天然大理石切削特性研究

为了给大理石材料表面完整性研究提供充分的依据,使大理石材料高速铣削加工参数得到优化。该实验在不同的切削参数下对大理石试件进行铣削加工,分析了大理石材料的切削机理,采用扫描电镜观察加工后大理石试件表面形貌,分析了加工参数的变化对表面质量的影响。发现随着主轴转速的提高,加工表面质量不断提高,但切削深度的增加,使大理石加工表面质量降低。     

高速干式铣削马氏体不锈钢的表面质量与组织特性

目的研究高速干切削工艺对难加工材料加工表面质量的影响规律。方法在切削速度范围157~314 m/min内,依据析因试验设计方法,对马氏体不锈钢工件进行干切削条件下的端面铣削工艺试验,考查铣削加工表面粗糙度变化规律、表面微结构组织特征与维氏硬度分布曲线。结果由每齿进给量和铣削深度共同决定的切屑截面构形对马氏体不锈钢加工表面轮廓的形成机制有显著作用,加工表面的表层及次表层组织主要由塑性变形层与回火多相组织层共同构成。结论为减小干式切削对加工表面层组织特征的影响,应优先选择大进给量、小切深的工艺参数组合。     

钛合金TA7铣削加工特性研究

TA7钛合金高强度和低热导率的特点使其成为典型的难加工材料。为了研究钛合金TA7的铣削加工特性,开展了钛合金TA7铣削实验,研究切削参数对TA7切削特性的影响规律。基于MINITAB分别建立了切削力、表面粗糙度与切削参数的回归模型,并分析了切削力、表面粗糙度、残余应力与切削参数的响应关系,揭示了切削参数对切削力时域和频域信号、已加工表面形貌与残余应力影响规律。     

高速铣削铸铝半圆弧工件表面粗糙度的实验研究

通过正交实验研究了采用球头铣刀高速铣削铸铝半圆弧内表面时表面粗糙度的影响因素及变化规律,分析了影响半圆弧加工表面质量的各种因素的主次关系.实验结果表明:高速铣削半圆弧内表面时,不同弧段的已加工表面粗糙度不同,切削行距和切削速度对已加工表面粗糙度影响最大,而被加工工件的圆弧半径对已加工表面粗糙度没有太大影响.     

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.     

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。     

高速内冷铣孔空蚀机理的数值模拟与实验研究

目的预测高速内冷铣孔过程中空蚀的发生,并初步揭示高速内冷铣削过程中铣刀空蚀失效机理及已加工工件表面的空蚀损伤机理。方法采用三维数值分析与实验相结合的方法,在建立高速内冷铣削封闭流场的基础上进行数值计算,搭建了高速内冷空蚀试验平台并进行实验,通过粗糙度仪对分段后工件样条的已加工表面进行测定,通过电子显微镜对实验后的分段工件样条已加工表面和铣刀形貌进行分析。结果仿真分析发现用40 mm立铣刀以14500 r/min转速铣削60 mm 50 mm孔时,流场中的含气率达到10%左右,预测了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀后楔形发散区的孔壁粗糙度Ra为0.311~0.478 m,楔形收缩区的孔壁粗糙度Ra为0.138~0.317 m。工件已加工表面出现麻点和海绵状为主的空蚀针孔,铣刀侧后面出现蜂窝状和鱼鳞状的空蚀坑。结论仿真分析和实验共同验证了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀位置可能出现在内冷铣刀侧后刀面及部分工件已加工表面,且铣刀侧后刀面空蚀程度远超工件已加工表面,为高速内冷切削加工过程中空蚀机理的研究提供依据。     

硬质合金刀具干式切削淬硬钢的表面完整性研究

在数控车床上进行了干式硬态切削淬硬钢，研究了切削条件对已加工表面完整性的影响？研究表明：切削过程中0和切削热对已加工表面形貌起着至关重要的影响作用；硬化层沿整个已加工表面均匀地分布，使硬度得到提高；在一定的切削条件下可以增加表面所形成的残余压应力。研究结论有助于推进硬态干式切削，有利于提高已加工表面的完整性。     

高速干铣削高强钢铣削力及表面粗糙度研究

选用PVD—TiAlN-TiN硬质合金涂层刀具,进行高速干铣削AISI4340高强钢正交试验,研究铣削力及加工表面粗糙度随切削参数的变化,并建立铣削力及加工表面粗糙度与切削参数之间的经验模型。分析结果表明:每齿进给量和铣削速度对主切削力Fz影响较大,径向切削深度对加工表面粗糙度Ra影响较小。建立的铣削力及加工表面粗糙度经验模型,经过检验,相对误差较小。涂层刀具高速铣削AISI4340钢时,采用较小的轴向切削深度和每齿进给量以及较大的铣削速度和径向切削深度有利于得到较小的铣削力和加工表面粗糙度。     

铍铜合金铣削过程刀具黏附现象对切削颤振影响分析

为了满足高精密铍铜件表面的加工要求,研究刀具表面黏附过程对切削系统和已加工表面的影响,有利于提高加工质量和加工效率。通过建立二自由度切削颤振系统,结合工件材料特性、黏结过程和断续切削过程,采用单因素高速铣削实验方法,解析刀具损伤、切削颤振和已加工表面的内在联系,并通过电镜扫描和白光干涉对刀具表面和已加工表面进行对比分析。切削速度和黏附程度的差异性,极大地影响了切削过程的稳定性,导致已加工表面缺陷的产生。不同黏附环境往往导致了不同的切削状态,尤其是高黏附率环境下的刀具表面黏附有利于维持切削刃形态和减缓加工颤振现象。     

高速铣削参数对工件表面质量的影响

切削参数对工件的表面质量有着重要的影响,本文通过单因素实验,研究高速铣削参数对已加工工件表面粗糙度、残余应力及残余应力分布的影响规律.实验表明,高速铣削能够获得较好的工件表面质量.     

碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。     

五轴球头铣削加工表面三维形貌分析

基于五轴球头铣削加工过程中刀具偏离对工件表面形貌产生的影响,提出一种五轴球头铣削加工表面形貌预测和粗糙度分析模型。该模型结合铣削工艺参数如切削槽数量、进给速度、切削深度以及偏心率和刀具径向跳动产生的影响对表面形貌和粗糙度参数质量(平均粗糙度和均方根粗糙度)进行预测,同时模拟加工中刀具引导角和倾斜角对加工表面质量的影响。最后通过在不同切削条件下进行五轴球头铣削试验,验证了所提出的表面形貌预测模型的有效性。     

钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模

针对难加工材料Ti6Al4V(TC4)进行高速铣削的铣削力研究,通过多因素正交试验,分析切削参数对切削力的影响,得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工。将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力、横向铣削力和轴向铣削力,根据铣削力和切削加工参数之间的关系,采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理,建立了三向铣削力模型。对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验,分析所构建模型的置信度和残差,结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据,可靠性好,能用于铣削力的预测和控制,为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据。     

TC4铣削切屑形态与表面形貌特征

目的 对TC4铣削过程中锯齿状切屑的形成与对应产生的加工表面形貌特征进行研究,掌握钛合金TC4高速铣削加工切屑形态随铣削速度的变化规律,从而提高加工表面质量和效率。方法 基于有限元软件,建立钛合金TC4二维变厚度切削模型,通过仿真和铣削试验分析铣削速度对切屑形态的影响规律。利用超景深显微镜和PS50表面轮廓仪对TC4铣削过程中形成的切屑形态及工件加工表面形貌进行观测和分析,确定铣削加工TC4过程中铣削速度与切屑形态、工件表面形貌和表面粗糙度之间的关系。结果 铣削试验验证得出铣削力仿真值与试验值最大误差为9.86%,验证了二维变厚度切削模型的准确性。随着铣削速度从40 m/min增大到120 m/min,切屑形态由带状转变为锯齿状,且铣削力逐渐减小。同时,铣削速度由80 m/min增大到240 m/min时,切屑的锯齿化系数和剪切带内的剪切角均增大,而剪切带间距减小,TC4加工表面波纹加深、波纹间距变宽,并且伴随有大量韧窝出现,导致表面粗糙度值增大。结论 掌握锯齿状切屑几何特征与工件表面形貌随铣削速度的变化规律,以便在铣削加工TC4过程中对锯齿状切屑进行控制,对于提高工件加工表面质量和加...     

径向基函数神经网络在高速铣削表面粗糙度预测中的应用

应用RBF神经网络建立了高速铣削模具型腔时已加工表面粗糙度的预测模型,预测值与实测值非常接近,预测精度略高于回归模型的精度.利用该模型对高速铣削表面粗糙度进行了预报,并分析了工艺参数的影响规律,验证了模型对质量监测及工艺参数优化的可行性及实用性.结果表明,通过合理选择工艺参数,尤其在控制切削深度和切削宽度的情况下,可获得Ra0.3 μm以下的已加工表面粗糙度.     

基于航空铸造钛合金Ti-6Al-4V高速铣削参数的表面质量及切削效率优化

目的研究高速铣削参数对航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量的影响规律及交互作用,并基于高速铣削参数对表面质量和材料去除率进行优化。方法采用Box-Behnken设计和二次回归正交实验法,建立高速铣削参数与表面粗糙度的显著不失拟回归模型,获得铣削参数影响表面粗糙度的显著性差异,挖掘高速铣削参数交互作用与表面粗糙度的关系;基于表面粗糙度回归模型及材料去除率,采用遗传算法(GA),对高速铣削参数进行多目标优化。结果铣削参数影响航空铸造钛合金Ti-6Al-4V试件表面粗糙度的显著性顺序为:切削深度>每齿进给量>切削宽度>主轴转速,其中切削宽度和主轴转速、每齿进给量和主轴转速的交互作用较为明显。利用遗传算法对铣削参数优化后,Ti-6Al-4V表面粗糙度较优化前提高44%,材料去除率提高70%,遗传算法优化后的试件表面粗糙度显著降低,表面刀路行距减小,纹理平均高度降低。结论由实验验证可知,通过响应曲面建立表面粗糙度显著不失拟回归模型具有较高的预测精度,基于遗传算法优化获得的铣削参数可有效提高表面质量和切削效率,对保证航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量具有较好的指导意义。     

TC4盘铣开槽加工表面形貌与表层组织研究

因为盘铣具有切削力大和切削效率高的优点, 其已广泛应用于加工领域,特别对于难加工材料钛合金来说。但是关于盘铣切削加工机理方面的研究却相对较少。在本文的研究中,首先设计盘铣开槽实验以测量盘铣切削钛合金时的切削力和切削温度。然后,以切削力和切削温度实验为基础,分析不同切削条件下的表面粗糙度、表面形貌、残余应力、显微组织和显微硬度。实验结果表明：铣削表面中心处的粗糙度值小于边缘处,粗糙度值随着主轴转速的增加而减小,随着切削深度和进给速度的增加而增大。在铣削表面中心处容易出现凹陷,在铣削表面边缘处容易出现裂纹。铣削表面和次表面均出现残余压应力,随着深度的增加,残余压应力逐渐减小为零。在切削力的作用下,晶粒沿进给方向发生明显的拉伸变形,α相从初始等轴态拉伸为长片状。随着切削温度的升高,塑性变形区的金相结构发生改变,当切削温度达到β相转变温度时,金相结构从初始等轴态转变为全片层组织。热力耦合作用使得已加工表面和次表面硬度值升高。     

钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。     

TB6钛合金高速铣削三维表面形貌及疲劳行为(英文)

钛合金高速铣削以高效率、高质量的优点而被广泛应用于航空航天工业。为了优化高速铣削中控制表面粗糙度的工艺参数,通过高速侧面铣削试验及疲劳试验,研究高速铣削参数对三维表面形貌和疲劳寿命的影响。通过疲劳试样断口观测,揭示表面形貌对疲劳裂纹产生的作用机制。研究表明:铣削速度优选范围为100～140m/min,每齿进给量优选范围为0.02～0.06mm/z,可保障表面粗糙度在0.8μm内。基于表面应力集中系数建立的疲劳寿命模型与实验结果的平均误差为6.25%。疲劳裂纹起源于试件已加工表面的相交棱处。