平底立铣刀的切削力尺寸效应研究及其系数估算

检验基于三元切削力机理模型的平底立铣刀尺寸效应,并探索一种简便的切削力系数估算方法。论证了在切削厚度较小时可忽略刀具螺旋角对切削力的影响,据此构建平底立铣刀单个刀齿的三元切削力简化模型。基于该模型,用各齿径向跳动量补偿瞬时切削厚度,用切削试验数据拟合各齿切削力峰值与切削深度及瞬时切削厚度的线性方程式,发现各拟合式的确定系数总体上接近1,表明同一刀齿的切削力系数大体为常数,这意味着平底立铣刀的尺寸效应不显著。据此采用刀具的平均切削力峰值估算切削力系数,该方法不用考虑刀具偏心,且计算比较简便,模拟得到的切削力波形与实测波形相近,表明估算方法比较有效。研究结果可供铣削力尺寸效应机理研究及平底立铣刀应用领域参考。     

FV520B钢高速铣削力试验研究

针对高速铣削FV520B钢的铣削力控制问题,通过正交试验,研究了铣削参数对铣削力的影响规律.研究表明:当铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度分别为63m/min,0.05mm/z,1mm和4mm时,采用φ8平底刀高速铣削FV520B钢可以获得小的切削力和高的切削效率;当铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度分别为75m/min,O.05mm/z,1mm和8mm时,采用φ16平底刀高速铣削FV520B钢可以获得小的切削力和高的切削效率.     

高速铣削铸铝的切削力实验研究

通过切削实验,研究了用三齿立铣刀高速铣削ZL101铸铝时切削力的变化规律。实验结果表明,随着切削速度的提高,X、Y方向的切削分力变化不大,Z方向的切削分力随之增大;随着每齿进给量的增加,切削力有增大的趋势。     

圆柱平底螺旋立铣刀动态切削力仿真与应用

采用瞬时刚性力模型进行平底螺旋立铣刀动态切削力建模,推导出铣削切削力系数辨识公式。在卧式加工中心HMC63上进行7075铝合金全齿铣削切削力测试试验,辨识出切削力系数,并利用MATLAB进行切削力数值仿真。对试验结果和仿真结果进行对比,结果表明切削力建模是有效的,能够较准确地预测铣削力,进行切削力的预测和监测,用于工件加工变形控制。同时切削力系数可以进一步进行切削稳定性分析,提高航空结构件的加工精度和效率。     

基于三角级数展开的铣削合力频谱推导及刀具偏心估算

基于一元切削力机理模型将立铣刀的切削合力分解为公称力和偏心力,采用周期信号的三角级数展开公称力和偏心力,得到其谐波幅值和相位的表达式。基于以上表达式,推导出偶数齿刀具偏心力的偶数次谐波幅值为0,三齿刀具偏心力的刀齿频率谐波幅值也为0。提出了一种用切削合力的主轴和刀齿频率谐波估算刀具偏心距和偏心角的方法,实验结果表明,采用该方法计算出的偏心值接近实测值。从理论上证明了偶数齿刀具的偏心力不存在偶数次谐波成分,所提出的估算方法只需一套估算式和一次切削实验,且数值计算比较容易。研究结果可用于偶数齿刀具的加工过程偏心和磨损辨识及其偏心量估算。     

球头刀铣削零件表面扇形残留研究

采用球头刀加工时,会在行距方向上产生行间残留,在进给方向的行间残留上产生扇形残留。为了提高工件表面加工质量,以加工平面为例建立了球头刀加工模型及零件表面扇形残留模型,研究了每齿进给量、切削刃数、刀具半径和刀具螺旋角等参数对扇形残留的影响。使用MATLAB软件进行了仿真计算,得出每齿进给量和切削刃螺旋角的增大会使扇形残留面积增大,刀具半径和切削刃数增加会使扇形残留面积减小。切削试验及测量试验结果较好地匹配了仿真结果,证明了球头刀铣削零件表面扇形残留模型的可行性。最后提出了控制扇形残留高度的方法,为球头刀铣削加工提供了参考。     

不等齿距三刃高速立铣刀的动平衡及设计

根据高速立铣刀容屑槽的几何特点,建立铣刀径向截面槽形曲线的通用数学模型.在此基础上,应用动平衡的基本理论,推导出不等齿距三刃高速立铣刀质量偏心和不平衡量的数学模型.利用动平衡测量仪测得不等齿距三刃高速立铣刀的不平衡量,并将其与理论计算值进行对比,对比结果证明质量偏心和不平衡量数学模型完全可靠.根据质量偏心的数学模型,对其影响因素进行分析,发现铣刀螺旋角和刃长对质量偏心的影响最大,据此提出不等齿距三刃高速立铣刀优化设计的思路.为研究不平衡量和不等齿结构对切削力和振动的影响,进行高速铣削对比试验,试验结果表明,不等齿结构具有抑制振动的作用,但对切削力影响较小;不平衡量的增大会引起切削力和振动的明显增大.     

日本三菱公司四刃粗铣用SZE4型整体立铣刀

传统铣削加工一般在粗铣时要求铣刀刀齿强度大、容屑槽宽大 ,因此常选择 2齿立铣刀 ;而精铣时每齿负荷小 ,切下切屑少 ,容屑槽可小一些 ,因此一般选择刀齿较密的 4齿或多齿立铣刀。三菱综合材料公司最近推出的粗铣用 4刃整体立铣刀无疑是对传统铣削模式的一个挑战。ＳＺＥ4型立铣刀是通过计算机整体设计的 ,具有以下结构特点 :①前角大 ,刀刃锋利 ;②槽底光滑并有三条导向凸峰防止切屑熔附 ,排屑顺利 (专利设计 ) ,切削阻力小 ,振动与噪声低 ;③设计时修改了端(ａ)(ｂ)图 1　ＳＺＥ4型立铣刀结构示意图刃的几何角度与容屑槽 ,使端刃能顺利实…     

铣削锻轴键槽的波形刃立铣刀

铣削高压齿轮泵锻轴的键槽,过去采用标准铣刀,其螺旋角ω为45°。为改善刀具的切削性能,常用加大螺旋角的办法,但制造工艺困难。近年来,我们用波形刃螺旋齿立铣刀铣削锻轴键槽,效果良好。1刀具特点波形刃立铣刀,是在普通整体立铣刀螺旋前刀面的基础上,再加工成波浪形的切削刃。如将切削刃展开,近似正弦波。每个“刃波”上,切削刃各点半径、刃倾角(螺旋角)及前角均不等,沿波形刃发生一定规律的变化。与普通立铣刀一样,端齿磨出6°端齿前角,如图1所示。图1波形刃立铣刀2结构分析(1)参数计算图2结构参数如图2所示,波峰端面前角γ=10°,波峰端面…     

不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀铣削CFRP的性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)是典型的难加工材料,工件加工表面质量差、刀具寿命短是最突出问题。硬质合金菱齿立铣刀每个刀齿上均有右旋刃和左旋刃,在铣削CFRP时能有效抑制工件表面毛刺、撕裂等现象的发生,解决了工件加工表面质量差的问题。铣削CFRP时,如何提高刀具使用寿命是非常急迫的问题。本文选用不同涂层的硬质合金菱齿立铣刀在相同切削条件下对CFRP进行铣削加工,对工件加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损进行分析,旨在找到铣削加工CFRP合适的硬质合金刀具,更好地解决CFRP的切削加工难题。     

超声振动铣削加工参数对切削力的影响

为了改善传统铣削钛合金的加工条件,研究了进给方向超声振动辅助铣削对切削力的影响。定值计算了不同振动频率、振幅、铣削速度时的净切削时间比,建立了对工件施加超声振动的铣削加工三维有限元模型,根据仿真结果讨论了加工参数对进给方向切削力瞬时值的影响,并结合净切削时间比分析了加工参数对三个方向切削力平均值的影响。研究表明:施加超声振动后切削力明显减小;振动频率小于40kHz和振幅小于30μm时切削力平均值同净切削时间比变化趋势一致,当频率或振幅超过上述值时,刀具、工件间的摩擦力对切削力平均值的影响显著。     

GH4169插铣参数对切削力的影响规律研究

为了优化高温合金GH4169插铣加工过程中的切削参数,采用正交试验法进行高温合金GH4169的铣削试验。基于试验法建立了切削力与切削参数之间的经验公式,分析了各切削参数对切削力的影响规律。运用方差分析法检验了经验公式的显著性。结果表明:F_x、F_y、F_z都随着切削速度V_c、每齿进给量f_z、径向切深a_e的增大而增大;三个方向的切削力受径向切深a_e的影响最大,其次是切削速度V_c,每齿进给量f_z的影响最小,且Z方向切削力F_z大于X、Y方向切削力F_x、F_y。     

切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律。研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120m/min。     

基于遗传算法工具箱的插铣切削力的预测模型

根据插铣核电材料A508-3钢各向最大切削力的正交实验数据,建立插铣过程的切削参数(切削速度、每齿进给量和径向切削宽度)各向最大切削力预测模型。把切削力预测值与实验值的残差平方和为适合度函数,采用谢菲尔大学研究的遗传算法工具箱实现各向最大切削力预测模型的各项参数。结果表明切削力预测模型与实验值吻合较好。本文目的是在特定插铣切削参数条件下预测切削力。     

高强度钢高速加工时切削力尺度效应特征规律研究

在切削速度118m/min～463m/min,每齿进给量0.078mm/z～0.2mm/z,切削深度0.2mm～1mm范围内,研究高速端面铣削某新型高强度钢材料(>42HRc、抗拉强度σb>1.2GPa)过程中切削力的变化规律,考察切削用量对铣削力的交互影响与尺度效应规律,并从切削变形机理上进行讨论与分析,使用残差分析与最小二乘法等统计方法,建立切削力与切削用量经验公式。研究结果表明:高速铣削时,切削深度、每齿进给量和两者之间的交互作用为对主切削力有显著影响的效应因素;该类型高强度钢的单位铣削力为45调质钢的1.0729倍～1.7917倍;非自由切削过程在高速切削条件下将会引发切削力的尺度效应。     

基于切削力预测模型的刀具几何参数和切削参数优化

整体硬质合金立铣刀高速铣削航空铝合金过程中,刀具螺旋角、轴向切深、径向切深对铣削均匀性有显著影响。应用全因子实验设计和多元线性回归技术建立了切削力预测模型,采用方差分析方法检验了预测模型的拟合度及各独立输入参数的显著性。应用遗传算法,以切削力预测模型为目标函数,通过基于遗传学的选择-交叉-变异操作,优化了刀具几何参数和切削参数。结果表明,在较大的金属去除率下选择出最佳的轴向切深-径向切深-螺旋角组合以获得最小的切削力是有可能的。     

Cutting force model considering tool edge geometry for micro end milling process

The analysis of the cutting force in micro end milling plays an important role in characterizing the cutting process, as the tool wear and surface texture depend on the cutting forces. Because the depth of cut is larger than the tool edge radius in conventional cutting, the effect of the tool edge radius can be ignored. However, in micro cutting, this radius has an influence on the cutting mechanism. In this study, an analytical cutting force model for micro end milling is proposed for predicting the cutting forces. The cutting force model, which considers the edge radius of the micro end mill, is simulated. The validity is investigated through the newly developed tool dynamometer for the micro end milling process. The predicted cutting forces were consistent with the experimental results.     

高速铣削铝合金时切削力和表面质量影响因素的试验研究

对高速铣削典型铝合金框架结构工件时的切削力和加工表面质量进行了试验研究。在高速进给铣削时 ,当进给方向发生改变 ,机床的加减速特性将导致在拐角处进给量减小、铣刀切入角增大 ,从而引起切削力增大和加工振动。在恒切削效率条件下高速铣削铝合金的试验结果表明 ,高速铣削时宜采用较小的轴向切深和较大的径向切深 ,以减小铣削力、提高加工表面质量 ;刀具动平衡偏心量是高速铣削时引起轴向振纹的主要原因     

硬质合金刀具高速切削高强度钢切削力非线性规律研究

利用2k因子试验设计和均匀试验设计方案,进行了硬质合金刀具高速铣削高强度钢的切削力试验,找出r埘切削力有重要影响的主效应及交互效应,建立了切削用量与动态切削力之间的非线性数学模型.试验结果表明,切削深度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响,切削力与切削用量间存在非线性特征规律,切削用量对切削力的影响效应随切削用...     

切削参数对剃齿切削力及齿形中凹误差的影响

将剃齿径向力试验指数公式引入金属切削力理论公式中,建立了剃齿切削力模型,基于单一变量原则定量分析了切削参数对剃齿切削力的影响规律,阐述了基于切削参数的齿形中凹误差形成机理。通过有限元法及试验验证了模型的有效性。结果表明：剃齿切削力与径向进给量和轴向进给量成正相关,与主轴转速成负相关,其中径向进给量对剃齿切削力的影响最大;节圆附近的剃齿切削力达到峰值,表明该位置形成过切,随着误差的复映易形成剃齿齿形中凹误差。