钻削TC4钛合金薄壁件时钻削力的仿真研究

为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

阶梯钻钻削碳纤维复合材料/钛合金叠层板的实验研究

采用自行研制的阶梯钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。分析钻削力和钛合金切屑形态对孔质量的影响,研究不同加工参数下的钻削力、孔径及孔出入口质量情况。结果表明:钛合金层钻削力随主轴转速的增大而减小,随进给量的增大而增大;相比普通麻花钻,阶梯钻产生的钻削力更小,钛合金切屑排出顺畅,钛合金层和碳纤维复合材料层孔径值更接近于钻头直径,钛合金层和碳纤维复合材料层孔出入口质量更好。     

钻削工艺对复合材料/金属叠层板孔质量的影响

采用整体硬质合金麻花钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削试验,研究不同加工工艺下碳纤维复合材料层的孔径误差、孔入口撕裂因子、孔壁表面粗糙度、孔出口烧伤以及碳纤维复合材料孔壁形貌。结果表明,啄式钻削工艺下的钛合金切屑排出更顺畅,避免钛合金切屑对孔的二次伤害。对比3种工艺,变加工参数啄式钻削工艺下的碳纤维复合材料层的孔径误差更小,孔入口处的撕裂因子趋于稳定值且小于1.05,孔壁表面粗糙度更小,孔出口没有明显烧伤。     

氟金云母陶瓷钻削参数对刀具磨损的影响

通过氟金云母可加工陶瓷钻削试验,测试钻头主后刀面磨损宽度,计算材料去除体积。以单位材料去除体积的刀具磨损量(VB/V)为考查对象,通过单因素试验法讨论了刀具材料、冷却条件、主轴转速、钻头角度等加工参数对刀具磨损的影响。试验结果表明:刀具材料主要影响切削过程,氟金云母陶瓷钻削加工中,不宜选用高速钢钻头;冷却条件对刀具磨损率影响比较显著,加工过程中应采取必要的冷却措施;当主轴转速3 000相似文献   

浮动铰刀振动铰削小口径火炮身管的研究

研究了振动铰削抑制积屑瘤形成的机理,在此基础上通过浮动铰刀振动铰削小口径火炮身管的实验,分析了振动铰削对火炮身管内膛表面粗糙度的影响。振动铰削把普通铰削的连续切削过程转变为断续的脉冲式切削过程,将普通铰削时的螺旋状连续切屑变成了非常细小的针状单元切屑,增强了铰削加工的断屑排屑能力,从根本上抑制了积屑瘤的形成,避免了巳加工表面的犁沟和鳞刺。实验表明：振动铰削的表面粗糙度Ra比普通铰削至少提高3级;振动铰削的表面粗糙度Ry不到普通铰削的1/5;振动铰削使孔的巳加工表面均匀一致,显著提高了身管内膛的表面质量。     

基于DEFORM-3D的7055铝合金三维钻削有限元分析

旨在填补7055铝合金三维钻削有限元模拟方面的不足,以T6态7055铝合金为研究对象,选用两种不同刀具对其切削力、切屑形态及切削过程应力分布进行实验和仿真分析。实验和仿真结果表明:钻削力与钻削速度呈负相关,与进给量呈明显的正相关;钻削速度越大、进给量越小,钻削力的实验值和仿真值的误差越小;麻花钻钻削时,切屑卷曲直径和切屑变形厚度的实验值和仿真值一致性高达94%,三刃钻钻削时,误差较麻花钻大,但误差低于15%,属于误差允许范围;横刃钻削应力与钻削中心距离呈负相关,麻花钻钻削时,有明显的最小切削刃钻削应力,大概在距离钻削中心2 mm处;在稳态钻削阶段,三刃钻的切削刃钻削应力明显高于麻花钻,进给量为0.2 mm/r时,在钻削过程的后期,麻花钻的切削刃钻削应力的增大趋势较三刃钻明显。     

非共轴螺旋后刀面微钻几何结构优化与刃磨制备研究

非共轴螺旋后刀面微钻相比普通平面后刀面微钻,在刀具刃磨效率及其钻削性能方面具有显著优势。微钻几何结构微小改变将引起钻削性能的重大变化。建立非共轴螺旋后刀面和螺旋槽的数学模型,计算不同几何结构参数下微钻的切削刃形状、前角和未变形切屑厚度,同时建立不锈钢微孔钻削有限元仿真模型,分析螺旋角、钻芯厚度与锋角对钻削力、温度与切屑形态的影响规律,对非共轴螺旋后刀面微钻几何结构进行优化。仿真结果表明：随着锋角增大,轴向力增大,扭矩和温度降低;随着螺旋角增大,钻削力和钻削温度降低,但是当螺旋角增大到40°时,切屑为带状切屑,切屑易阻塞,容易引起刀具折断;随着钻芯厚度增大,钻削力和钻削温度同时增大,切屑宽度减小。结合不锈钢微细钻削过程中钻削力、钻削温度和切屑形态的变化规律,提出优化的微钻几何结构参数。基于六轴数控工具磨床以及所建立的数学模型,磨制出非共轴螺旋后刀面微钻。测量结果表明,其几何参数与设计值基本一致。钻削试验结果表明,该几何结构参数的微钻具有良好钻削性能。     

一种新型的深孔钻削装置

英国 Sterling 枪钻公司最近研制出一种叫做 speedbit 的深孔钻削装置,其主要特点是可以装在普通机床上,不需要专用枪钻机床就能进行深孔钻削。枪钻是一种成熟的精密深孔加工方法,它具有高效率、高精度(包括孔径、圆度和直线性等精度)和光洁度好等优点。但是,枪钻加工一般要     

坦克履带低频振动扩孔实验研究

低频振动扩孔“切削一分离一切削一分离”的脉冲动作使钻头在加工过程中产生纠偏效果,提高了孔的直线度;振动扩孔的脉冲切削、微细切削、重复熨压以及断屑特性使已加工表面质量得以提高。进行了坦克履带扩孔实验,并对相同条件下普通扩孔和振动扩孔的孔加工直线度和表面质量进行了比较。实验表明：振动扩孔的孔直线度比普通扩孔提高一级;振动扩孔的表面粗糙度比普通扩孔提高两级。     

基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力预测模型构建

为填补基于齿面加工工艺参数预测齿面润滑的最大油膜压力的空缺,以高碳铬轴承钢为实验材料,首先,通过正交实验方案进行高速切削试验,探究齿面加工切削参数对表面粗糙的影响规律;其次,通过弹流润滑数值分析计算基于高速切削加工表面粗糙度的齿面润滑最大油膜压力;最终,通过MATLAB编程构建基于正交试验法的齿面润滑最大油膜压力预测模型。结果表明:切削参数对表面粗糙度的影响程度为每齿进给量切削速度切削宽度轴向切深;最大油膜压力与表面粗糙度呈正相关,最小油膜厚度受表面粗糙度的影响较小,可以忽略;通过最大油膜压力的经验公式可以看出,最大油膜压力受切削参数的影响顺序与表面粗糙度一致。     

加工参数对T800碳纤维增强复合材料铣削质量的影响

增大层厚和增加牺牲层加工工序，是控制大型航空碳纤维复合材料构件形变和装配精度的重要手段，然而如何对其牺牲层进行大余量高效铣削的同时确保无撕裂分层损伤面临挑战。表面柔软的玻璃纤维保护层和内部坚硬的碳纤维复合材料牺牲层因二者的材料性能差异较大，在铣削加工过程中很难同时确保二者均无毛边和分层。为此以某大型航空构件使用的T800碳纤维增强复合材料侧面铣削为例，开展了加工参数对材料铣削质量的影响试验研究，通过分别对硬质合金玉米铣刀、金刚石涂层铣刀、碳纤维专用复合铣刀和双刃聚晶金刚石铣刀4种不同结构形式刀具的铣削力、铣削温度以及加工表面粗糙度进行试验研究，分析了不同加工参数对表面加工质量的影响。试验结果表明：加工表面毛边高度随主轴转速的增加有减小的趋势，随进给速度和径向切深的增加有增大的趋势；较高的铣削温度会引起不同方向的纤维断裂位置发生偏移，导致加工表面粗糙度增大；采用锋利的刃形和多微刃铣削方式，在确保内部碳纤维增强复合材料加工质量的前提下，能够显著改善加工表面的毛边现象，使用左右旋微刃结构的刀具可以使铣削过程更加稳定。     

超高速面铣淬硬钢涂层刀具切削性能研究

为探索超高速切削条件下涂层硬质合金刀具的切削性能,进行了超高速面铣淬硬钢实验,研究了切屑成形、切削力、刀具磨损以及表面粗糙度的特点。研究结果表明:在切削速度为2 800 m/min时,部分切屑出现了锯齿分离的现象;而在切削速度为2 000 m/min时,开始出现球状切屑;这两种切屑形态分别表征了超高速切削条件下高强度的热、机械冲击以及极高的切削温度;切削力及工件表面粗糙度均随切削速度的升高呈先下降后上升的趋势,并在切削速度为1 500m/min时达到最小值;超高速切削条件下,极高的切削温度导致刀具材料力学性能下降,刀具后刀面的主要失效机理为磨粒磨损、黏结磨损和氧化磨损。由于高强度的热、机械冲击,刀具前刀面的主要失效机理为涂层剥落。     

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。     

SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。     

电镀金刚石钻头加工碳化硅陶瓷的试验研究

碳化硅陶瓷硬度高,断裂韧性低,孔加工较为困难。通过正交试验设计分析电镀金刚石钻头的结构参数对孔加工效率的影响,采用控制变量法分析加工工艺参数对孔加工效率的影响,通过施加预紧力装置分析预紧力对孔加工质量的影响。结果表明:钻头结构参数满足壁厚为0.4 mm,金刚石质量浓度为0.88 g/cm~3、粒度为500/425μm、外径为20 mm,加工工艺参数满足轴向压力为780~820 N及主轴转速为2 500~2 700 r/min时,碳化硅陶瓷的孔加工效率较高;预紧力为15.8~16.2 k N时,孔口没有出现明显的裂纹和崩豁现象,孔加工质量较好。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

纵-扭复合振动超声深滚加工试验研究

采用正交-响应曲面法对6061-T651铝合金进行纵-扭复合振动超声深滚加工和普通深滚加工对比试验,研究各工艺参数对表面粗糙度的影响。正交试验结果表明:在相同的工艺参数下,纵-扭复合振动超声深滚加工后工件的表面粗糙度值小于普通深滚加工;表面粗糙度值随着静压力、转速的增大先减后增,随着进给量的增大先增后减再增;进给量对表面粗糙度的影响最显著,静压力对表面粗糙度的影响最小。基于试验结果采用二次回归构建表面粗糙度数学模型,并采用响应曲面法分析工艺参数之间的交互作用,确定了最优工艺参数。     

DLC涂层立铣刀的磨损形态及机理分析

利用DLC涂层刀具对碳纤维增强复合材料(CFRP)进行铣削加工,研究刀具的主要磨损形态及磨损机理,分析刀具磨损对铣削力和铣削加工质量的影响规律。结果表明:DLC涂层刀具主要存在磨粒磨损和涂层剥落等磨损形态,而树脂黏附主要出现在涂层剥落区;随VB值的增大,分层因子F_d逐渐增大,且刀具进入急剧磨损阶段,F_d呈快速增大趋势;随VB值的增大,切削力增大趋势较为平缓,当VB值超过62μm时,切削力出现较明显增大;切向切削力F_y对分层因子F_d的影响显著,当径向切削力F_x超过192 N时,F_x对F_d的影响显著增强。     

常见膛线质量问题对火炮的影响及工艺措施

机械拉削身管膛线时存在的主要质量问题是偏线、膛线起点不均匀和波纹。偏线较多发生在膛内起点部位。膛线起点不均匀产生的主要原因是：镗出的坡膛孔对炮膛轴线偏心、坡膛的椭圆度及刀头套表面与炮膛的间隙过大,使所定的刀具位置在圆周上不齐。振动波纹的出现是因为拉刀头的导向部磨损或调整不当,以及与炮膛的配合间隙过大,因而在膛线底部产生波纹。对火炮射击过程的影响进行了分析。从工艺角度提出了解决这些质量问题的措施。     

辅助超声振动车削金属基复合材料试验研究

选取金属基复合材料为加工对象,于刀具上加载超声振动进行车削试验。对比研究表明:辅助超声振动车削较常规方式车削的加工质量好且刀具磨损程度轻;试验参数不同程度地影响辅助超声振动车削试样的表面质量以及刀具磨损程度;随着切削深度增加和进给量增大,试样表面粗糙度和刀具后刀面磨损量均呈递增趋势;而随着转速加快,试样表面粗糙度呈递减趋势,刀具后刀面磨损量则呈递增趋势。