高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

变截面涡旋齿三维形貌分析与功率谱密度表征

为了量化表征变截面涡旋齿形貌的变化规律并提取特征信息,以45#钢和硬铝7075材料进行了3段基圆渐开线变截面涡旋铣削加工实验,用Talysurf CLI 1000形貌仪测量了涡旋齿三维形貌和表面粗糙度,对形貌图像进行了分析和比较,运用一维和二维功率谱密度方法量化表征了涡旋齿形貌的频率?空间分布信息。形貌分析表明：45#钢试样涡旋齿形貌变化趋势接近走刀痕迹,呈现较强的规律性;45#钢涡旋齿试样表面形貌变化高度大于硬铝7075,且形貌的变化与型线位置无明显联系。二维功率谱密度分析表明,涡旋齿形貌呈各向异性特征,x方向空间频率0~0.02 μm-1是影响涡旋齿形貌的主导频率,涡旋齿主要缺陷存在于空间波长50 μm内。一维功率谱密度表征解析了涡旋齿试样粗糙度相近、但表面形貌和粗糙度差异性明显的现象。实现了涡旋齿形貌不同层次特征的定量表征和信息提取。     

铣削钛合金加工表面形貌特征参数的预测

钛合金在铣削过程中受迫振动明显,刀—工接触关系不断变化,加工表面形貌特征参数难以预测,已成为制约加工表面质量进一步提高的瓶颈。针对铣削振动与加工表面形貌的非线性随机变化特性进行了切削钛合金试验,采用高斯过程回归法构建铣削振动作用下的加工表面形貌高斯过程模型。分析刀齿误差和铣削振动对加工表面形貌特征参数的影响规律,为以加工表面质量分布一致性为前提的铣削钛合金工艺设计提供参考依据。     

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削工艺研究

从颗粒增强金属基复合材料的应用和切削加工现状出发 ,针对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析。通过铣削试验 ,研究了铣削速度对铣削力、加工表面粗糙度、表面形貌以及刀具磨损的影响 ,分析了该材料的高速切削机理 ,并获得了能够保证对其进行高效高精度加工的合理工艺参数。     

基于表面形貌仿真模型的球头铣削参数多目标优化

切削参数的选择对铣削加工的表面质量影响较大,在保证加工效率的前提下提高球头铣削加工的表面质量具有重要的意义。采用数学建模的方式,建立基于响应曲面法的球头铣削三维表面形貌仿真模型,以表面形貌(三维表面形貌算数平均偏差)S_(ba)作为衡量表面质量的技术指标,分析各切削参数对其影响规律,并结合加工效率数学模型,多目标优化切削参数。研究表明,在保证其它加工条件不变的前提下,三维表面形貌的算术平均偏差与每齿进给量f_z和径向切深a_e呈正相关关系,而切削速度v_c和轴向切深a_p的影响不显著。优化后的5组切削参数在表面形貌和加工效率方面都有较好表现。     

FGH97铣削表面形貌及耐腐蚀性试验研究

引用Motif面积比率的概念对工件表面形貌进行表征。采用不同切削参数对FGH97材料的工件进行了铣削和腐蚀试验,得出结论:工件表面形貌好,工件表面存储腐蚀介质的能力较弱,工件腐蚀速度慢;铣削速度、每齿进给量、轴向切削深度等参数的增大都会使得加工表面形貌变差、平均腐蚀速度加快。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削实验研究

对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析，研究了铣削速度对铣削力、切削温度、加工表面粗糙度、表面形貌和刀具磨损的影响，从而获得了能够保证对其进行高效率、高精度加工的合理工艺参数。     

基于动力学响应的球头刀五轴铣削表面形貌仿真

针对自由曲面球头刀五轴铣削中刀具与工件复杂的位姿关系,利用球头铣削刃的三维次摆线轨迹,提出一种在工件表面等距离间隔缓存残留高度、在刀具端等时间间隔缓存振动响应的双缓存离散机制,分别实现五轴铣削中的名义加工表面形貌建模与系统动态响应轨迹仿真。在此基础上,以切削刃经过工件表面残留区域的时间信息为纽带,利用系统瞬时动态位移响应的插值信息对已加工表面法向残留高度进行修正,建立考虑铣削系统动力学响应的已加工表面形貌预测模型。以变切深、变转速、恒定的刀具倾角与每齿进给量所进行的验证试验表明,提出的球头刀五轴铣削表面形貌建模方法可有效预测颤振工况与稳定铣削工况的加工表面形貌与纹理特征。