高速铣削淬硬钢切削力及表面粗糙度研究

使用铣削方法加工P20模具钢,分析高速切削加工中,切削速度、进给量、切削深度对切削力、被加工零件的表面粗糙度的影响.研究结果表明:切削力受切削速度影响较小,进给量和切削深度的增大会引起切削力的成倍增大;被加工零件表面粗糙度受进给量影响最大,其次是切削速度,影响最小的是切削深度.     

镁合金低温切削性能及工艺参数优化

为改善镁合金的切削加工性能及加工表面完整性,优化切削加工工艺参数,基于拟水平法设计了四因素四水平正交车削试验,研究切削三要素以及切削介质（常温干切、液态二氧化碳和液氮）对ZK61M镁合金车削加工表面完整性的影响规律。实验结果表明：切削深度对切削力的影响最显著,进给量次之,切削速度的影响较小,低温切削能降低切削力,但对切削力的影响不显著;进给量对表面粗糙度和残余应力具有显著影响,随着进给量增大,表面粗糙度增大,并引入表面残余拉应力;冷却介质对表面粗糙度和表面残余应力具有次显著影响,相比于常温切削,采用低温切削能有效降低加工表面粗糙度,细化表层晶粒,增大表面残余压应力,同时,采用液态二氧化碳作为冷却介质的效果优于液氮。基于灰色关联分析得到ZK61M镁合金低温切削的最优工艺参数：v_c=100 m/min,f=0.05 mm/r,a_p=0.4 mm,采用液态二氧化碳作为冷却介质。用关联分析结果建立了工艺参数与加工质量间的响应预测模型,平均误差为7.93%。     

基于Deform-3D的镍基高温合金残余应力仿真分析

GH4169镍基高温合金应用广泛,但是属于难以加工的材料,而且已加工表面的残余应力很容易导致工件变形,从而影响工件的加工质量。应用Deform 3D软件,研究了不同切削用量下残余应力的变化规律。研究结果表明,切削速度的变化对表面残余应力的影响甚小|背吃刀量和进给量增大,表面残余应力随之增大|随着切削用量的增加,工件内部残余应力亦随之增加。     

钛合金TC4铣削加工对表面粗糙度的影响试验

为了探索钛合金材料TC4铣削参数对表面粗糙度的影响,对钛合金材料TC4进行了逆铣铣削试验,设计了以铣削深度、主轴转速、每齿进给量为主要因素的单因素试验,通过对比试验得到了铣削三要素对被加工工件的表面粗糙度的影响规律;通过三因素四水平正交试验,利用极差分析和方差分析得到主轴转速、铣削深度以及每齿进给量对工件表面粗糙度影响的显著性。试验表明:在无冷却液情况下,工件表面粗糙度随主轴转速增大先逐渐增高之后逐渐降低;随铣削深度的增大而增大;随每齿进给量增大而增大;每齿进给量对表面粗糙度的影响较大,其次是主轴转速,铣削深度影响较小。     

纯钛切削过程氧化膜特性研究

切削纯钛时加工表面产生的氧化膜会影响其物理性质。为探究纯钛在切削过程中的氧化膜特性,对纯钛进行单因素切削试验,观察氧化膜的形貌特征,检测其物相组成,并基于密度泛函理论的第一性原理分析氧化膜的形成机理。研究结果表明：切削表面生成一层氧化膜,其主要由TiO₂构成,随着进给量增加,TiO₂的含量逐渐增多;氧化膜表面凸凹不平,波形图上相邻波峰和波谷之间的距离及高度差均随着进给量的增加而增大;切削表面产生严重塑性变形,塑性变形厚度随进给量增加而增大;纯钛发生高温氧化时,氧原子被钛原子吸附至加工表面,并与钛原子间发生电荷转移生成O—Ti共价键,其与钛原子的结合能力由表及里逐渐减弱。     

2024铝合金超精密车削表面残余应力模拟及参数优化

基于ABAQUS软件对2024铝合金的超精密车削过程进行热力耦合仿真模拟,研究了切削三要素对工件表面残余应力的影响规律,并采用了评价函数的方法,以低残余应力为目标进行了切削参数优化。结果表明:2024铝合金已加工表面（切削稳定区域）以压应力为主,随着距已加工表面距离的增加,残余压应力值减小并逐渐变为拉应力,残余应力分布深度在10μm内。随着切削深度（10～30μm范围内）的增大、切削速度(50～150 m·min-1范围内)的减小、进给量（10～24μm范围内）的增大,2024铝合金工件表面残余应力呈现增大趋势,采用评价函数进行优化,确定了当切削速度129.865 0 m·min-1(实际切削加工可取130 m·min-1),进给量为8.9μm,背吃刀量为1μm时,总体表面残余应力最小,表面质量更优,经过车削实验也验证了结论的可靠性。     

超声滚压加工参数对12Cr2Ni4A钢表面粗糙度和表面形貌的影响

为了探究超声滚压加工参数对12Cr2Ni4A钢表面性能的影响,分析主轴转速、轴向进给量、加工次数及压下量对12Cr2Ni4A钢表面粗糙度和表面形貌的影响规律。通过表面粗糙度测量仪对原始表面及加工后的表面进行测定,并选用超景三维深显微镜对12Cr2Ni4A钢表面形貌进行可视化分析。结果表明,12Cr2Ni4A钢在经过超声滚压加工后,能显著降低车削的加工痕迹,试件的表面粗糙度降低至0.2μm,表面形貌得到极大改善。     

高速微钻削构建孔阵列疏水表面

利用高速精密微铣削机床在铝合金表面加工微孔阵列结构,研究了直径为200μm的微钻头钻削铝合金时,钻削参数对孔的加工质量的影响,并对优化参数加工后铝合金表面的微观结构和疏水性能进行了观测。结果表明:在高速精密微钻削过程中,进给量对孔的加工质量存在一定的影响,当主轴转速为30000r/min,进给量为0.001mm/r时,孔的表面质量最好。在本征接触角约为50°的光滑铝合金表面上加工微米级孔阵列结构可有效提高材料表面的疏水性能,接触角大小随孔间距增大而减小,随孔深度增加有所提升,未经化学修饰表面接触角最高达到113°,实现了基于高速精密微钻削技术在金属材料表面上构建微观结构阵列,使材料表面润湿性由亲水向疏水的转变。     

车削加工残余应力分布规律的实验研究

为了解决X射线车削剥层法残余应力测试中剥层方案的选择和抛光深度的确定的问题,应用单因素实验法研究了φ120低碳钢圆筒在不同车削条件下的残余应力分布状态,分析了进给量、车削速度和车削深度3个参量的变化对车削加工残余应力分布的影响规律．结果表明：车削参量对残余应力的分布影响很大,随车削深度的增加,残余应力影响层深度明显增加,当车削深度为0．25、0．75mm时,应力影响层深度分别为0．2、0．8mm;进给量和车削速度对表面残余应力影响较大,随进给量和车削速度的增大．表面残余拉应力增大．     

正交车铣运动轨迹的研究

为了研究正交车铣加工时轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响,通过对正交车铣运动过程的分析,在建立了正交车铣加工刀具运动矢量模型的基础上,应用高级计算机语言编程和实际运行,对其运动轨迹进行了仿真．通过对仿真图形和正交车铣加工实验结果的综合分析比较,归纳总结了轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响．结果表明,减小铣刀的轴向进给量、增加铣刀与工件的转速比,均可减小被加工表面粗糙度,提高表面加工质量,而偏心量的变化对被加工表面粗糙度的影响很小．     

低温微量润滑高速车削高强度钢表面质量研究

基于工艺参数优选结果,通过单因素试验分析不同切削环境和低温微量润滑环境下的切削参数(切削速度、进给量)、工艺参数(射流温度、切削油用量)对表面粗糙度、表面微观形貌、加工硬化和残余应力的影响及原因。结果表明,低温微量润滑环境可有效降低表面粗糙度,改善表面微观结构,减小加工硬化程度和残余应力;进给量减小和切削速度增加可以减小表面粗糙度和加工硬化,残余应力随进给量增加呈波动变化,随切削速度的增大呈增大趋势;加工硬化程度和残余应力均随射流温度的减小和切削油用量的增大呈先减小后增大趋势,在射流温度T=-45℃,切削油用量Q_o=20 ml/h时达到最小值。     

冷滚打花键表面轮廓精度的研究

为降低冷滚打花键表面轮廓最大高度Ry,提高冷滚打花键表面质量,基于花键冷滚打成形原理,阐述了冷滚打花键表面微观形貌形成机理,建立了表面轮廓最大高度的计算模型。通过分析冷滚打花键齿底到齿顶表面轮廓高度的变化规律,得到了进给量及花键规格相关参数(模数、齿数)与表面轮廓最大高度的关系。研究表明,在同一波谷到波峰的区间内,从齿底到齿顶,表面轮廓最大高度随进给量的增加而增大,且增加的速率逐渐增大,随齿数的增加而减小,且减小的速率逐渐减小,随模数的增加而增加,且增加的速率由大变小;进给量对表面轮廓最大高度影响程度较大,模数、齿数对表面轮廓最大高度的影响程度较小。通过花键冷滚打实验,验证了进给量对表面轮廓最大高度的影响规律,实验结果同时也说明表面轮廓最大高度计算模型的正确性。     

基于正交实验的40Cr车削性能的研究

采用硬质合金车刀,利用正交实验法进行40Cr车削力的实验,得到切削速度、进给量、背吃刀量与车削力的关系,并且得出了切削力的经验公式。在实验过程中得知被吃刀量对切削力的影响是最大的,其次是进给量,切削速度影响较小。切削力因背吃刀量增大而增大;因进给量的增大而增大;切削速度大于50m/min时,切削力随着切削速度的增大而减小。     

织构刀具凹坑直径对刀-屑摩擦特性的影响

通过TC4钛合金切削试验研究织构刀具的凹坑直径对刀-屑摩擦特性的影响。首先根据蜣螂体表实际凹坑尺寸设计出不同凹坑直径的织构刀具,然后采用切削试验测量非织构刀具与不同凹坑直径的织构刀具在不同进给量下的表面粗糙度和切削力及其各向分力,分析刀-屑摩擦系数、工件表面粗糙度与凹坑直径之间的关系。研究结果表明：织构刀具的刀-屑摩擦系数随着凹坑直径的增大而减小,凹坑直径为50μm、70μm时其摩擦系数高于非织构刀具,凹坑直径为100μm时其摩擦系数低于非织构刀具;工件表面粗糙度总体上随织构刀具凹坑直径的增大而增大,凹坑直径为50～100μm时,采用织构刀具加工可有效改善工件表面质量。     

近α钛合金砂带磨削的磨粒磨损研究

针对锆刚玉磨料砂带和近α钛合金工件材料的特点,通过三维体式显微镜对锆刚玉磨料砂带干式磨削近α钛合金时的磨粒磨损面积、磨粒高度、磨损量和金属去除量进行了研究;同时采用扫描电子显微镜和能量分散光谱扫描对磨粒磨损形态进行研究;并分析不同磨粒磨损阶段对磨削工件表面的影响。研究表明:磨粒磨损形态有脱落,磨耗和破碎,主要以磨耗磨损为主;砂带线速度vs、进给速度vw和磨削深度ap增大均使砂带磨粒磨损加剧。在低切削速度、低进给量、低切削深度下锆刚玉磨料砂带加工钛合金时的切削加工性最好,因此锆刚玉磨料砂带适用于钛合金的干式磨削加工。     

浅析数控加工中对表面粗糙度的预测

随着我国工业化水平的不断提高,其对机械加工的技术要求也越来越高。机械对零件的加工作业中,制成零件的表面粗糙度对机器的运行有很大的影响,比如其耐磨性、与其他零件的配合性、耐腐蚀性、运行时间的持久性、承压强度、密封性等等。因此,在数控加工的过程中要有效控制表面粗糙度,要实现实现对表面粗糙度的有效控制以保证加工的精度,首先就要对表面粗糙度有个合理的预测。本论文在这一研究背景下,首先从加工倾斜角度、进给量、切削速度这三个方面分析影响表面粗糙度的因素,进而提出数控加工中对表面粗糙度预测的三种预测方法,一是RBF神经网络预测,二是RSM响应曲面法,三是回归分析法。     

PCD刀具高速铣削SiCp／Al复合材料的表面粗糙度研究

通过切削实验,研究PCD刀具铣削SiC颗粒尺寸较大、体积比含量较高的SiCp／Al复合材料时,切削速度、每齿进给量、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,根据对实验结果分析得出切削用量对已加工表面粗糙度的影响规律．     

6061铝合金铣削工艺参数多目标优化

铝合金加工工艺参数的选择是影响铝合金零件加工效率和加工质量、降低制造成本、提高设备使用寿命的关键因素。以6061铝合金为研究对象,对铝合金铣削工艺参数多目标优化进行了研究。以主轴转速、进给速度、轴向进给量、径向进给量和刀具直径为实验因素,进行了五因素五水平铣削正交实验,采用遗传算法优化的反向传播神经网络预测模型建立铣削参数与表面粗糙度之间的非线性关系。在此基础上,建立了以材料去除率和加工表面粗糙度为优化目标的多目标铣削参数优化模型,使用基于NSGA-II算法开发的gamultiobj函数对优化模型进行求解。结果表明,优化后的6061铝合金高速铣削工艺参数范围为主轴转速12 000~13 000 r·min^-1,径向进给量0.19~0.21 mm,进给速度1272~1300 mm·min^-1,轴向进给量6~8 mm,刀具直径4 mm。     

SUS304钢的振动滚压加工表面粗糙度的推算

本文在用振动滚压超精加工新工艺对 SUS304不锈钢零件表面进行精加工实验的基础上,建立了振动滚压加工的力学-数学模型.依据该模型和大量试验数据推导出振动滚压加工后表面粗糙度的经验计算公式.还分析了加工参数(滚压力,进给量,振动颓率,振幅等)对表面粗糙度的影响。     

超硬磨料砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的表面完整性研究

针对钛合金干式磨削特点,制备了金刚石和立方氮化硼(cubic boron nitride, CBN)超硬磨料砂轮,进行了与碳化硅陶瓷砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的对比试验研究。用扫描电子显微镜、三维体视显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削工况和试样表面进行了测定。分析了磨削用量对表面粗糙度的影响,比较了3种砂轮磨削工件的表面粗糙度、表面形貌、微观组织及显微硬度。研究表明:工件表面粗糙度随着磨削深度增大而增大,随着砂轮速度的增大而减小。与绿色碳化硅陶瓷结合剂砂轮相比,CBN和金刚石超硬磨料砂轮磨削工件的表面粗糙度和变质层深度较小,表面无明显烧伤,在一定用量条件下更适合Ti6Al4V合金干式磨削加工。