PCD刀具加工氮化硅陶瓷孔的试验研究

使用PCD刀具对氮化硅陶瓷内孔进行切削试验,首先研究氮化硅陶瓷材料的去除机理,主要包括脆性去除和塑性去除,且以脆性去除为主。其次,研究刀具前角、切削速度、背吃刀量和进给量对切削力的影响。结果表明:刀具前角对切削力的影响不明显;随切削速度、背吃刀量和进给量的增加,切削力均增大,且背向力大于进给力和主切削力。最后,重点研究各参数对内孔侧壁表面粗糙度的影响。结果表明:进给量对表面粗糙度的影响最显著,其次是背吃刀量和切削速度,刀具前角几乎没有影响,且当刀具前角为-5°,切削速度为32.97m/min,背吃刀量为0.10mm,进给量为0.08mm/r时,可以得到较好的表面粗糙度和刀具寿命的综合效益。      

45~#调质钢车削表面粗糙度研究

为提高数控车削45~#调质钢的加工表面粗糙度,基于正交试验法和单因素试验法设计车削试验,通过极差和方差分析法对试验结果进行分析,研究切削用量三要素(切削速度、进给量和背吃刀量)对加工表面粗糙度的影响。结果表明:影响车削加工表面粗糙度的显著性参数依次为切削速度背吃刀量进给量;单因素试验法分析结果表明加工表面粗糙度随切削速度的增加而降低,随进给量和背吃刀量的增加而增大。     

γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度研究

γ-TiAl合金因具有良好的高温物理和力学性能而广泛应用于航空航天、汽车等领域。通过γ-TiAl合金铣削加工正交试验,分析了切削参数对加工表面粗糙度的影响规律。研究表明:γ-TiAl合金铣削加工表面粗糙度的重要影响因素为背吃刀量和每齿进给量,其次是切削速度;切削速度、背吃刀量、每齿进给量之间的两两交互作用对表面粗糙度的影响不显著;表面粗糙度随着背吃刀量和每齿进给量的增加而增大,随着切削速度的增加先增大后减小。利用偏最小二乘回归法建立了基于切削参数的表面粗糙度的数学预测模型,通过模型的相关性分析以及F检验,验证了该模型具有较好的精度,能够满足表面粗糙度的一般性预测要求。在此次试验条件下获得最小表面粗糙度的切削参数为切削速度v_c=40 m/min、每齿进给量f_z=0.005 mm/z和背吃刀量a_p=0.05 mm。     

切削用量对镍基高温合金GH4169表面粗糙度试验研究

文章在单因素条件下进行了车削GH4169的表面粗糙度试验,得到了切削用量(切削速度、进给量、背吃刀量)的改变对表面粗糙度Ra、Rmr(c)的影响规律,分析了所导致表面粗糙度变化的原因。试验结果表明:表面粗糙度值Ra的影响程度从大到小依次为进给量、切削速度和背吃刀量。Ra值随着进给量的增加呈线性增大,Ra值随着切削速度增大呈先减小后增大,Ra值随背吃刀量的增加而缓慢增大。背吃刀量对粗糙度轮廓的支承长度率Rmr(c)的影响最大,切削速度次之,进给量影响较小。     

基于响应面法的环网柜接线套管干切削工艺参数优化研究

采用干切削加工是修复环网柜接线套管表面烧蚀、裂痕的一种有效方法。利用单因素试验研究切削用量在未涂层、TiAlCrN涂层和TiAlSiN涂层刀具下对切削力的影响规律。在单因素试验的基础上运用Box-Behnken中心组合试验方法,采用性能最优的TiAlSiN涂层刀具对环网柜接线套管切削工作参数进行试验研究,以切削速度、进给量和背吃刀量为试验因素,以刀具切向力、轴向力、径向力为试验指标进行三因素三水平二次旋转回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析各切削工艺参数对切削性能的影响,并对试验因素进行综合优化。试验结果表明：影响切削力显著顺序为背吃刀量＞进给量＞切削速度;最优参数组合为切削速度94.589 m/min、进给量0.097 mm/r、背吃刀量0.501 mm,此时刀具切向力为11.75 N、轴向力为34.80 N、径向力为19.53 N;验证试验结果与理论优化值基本吻合。     

Al2O3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁表面粗糙度研究

基于正交试验,采用Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具干切削N型HT250灰铸铁,研究切削速度、进给量和背吃刀量对表面粗糙度的影响及机制,为N型HT250的切削提供理论依据。结果表明:Al_2O_3-TiCN涂层硬质合金刀具切削N型HT250的表面粗糙度优于普通HT250,尤其在低切削速度(v_c=100 m/min)的情况下,N型HT250表面粗糙度更具优异性;对N型HT250表面粗糙度影响最显著的因素是进给量,其次是背吃刀量,切削速度对表面粗糙度的影响程度相对较小;表面粗糙度随着进给量的增加而显著增加,随着背吃刀量的增加先减小后增大,当a_p=1 mm时,表面粗糙度综合表现最佳。     

振动切削参数对纳米振动切削过程的影响

采用分子动力学的方法建立了金属钛的纳米振动切削模型,通过切削仿真研究了振动切削参数变化对整个振动切削过程的影响。研究发现:振动频率和振幅的增大会使接触率、切削力及切削温度的数值减小。切削速度增大会使接触率、切削力及切削温度升高,相比对切削力的改变,在切削速度小于100m/s的情况下对切削温度的影响效果更显著。刀具刃口半径的增大会使切削过程中已加工面的变质层厚度增加,表面粗糙度增大,切削力与切削温度的数值随刃口半径的增大而增加,当刃口半径跟切削厚度之比大于1时,背吃刀力及切削温度提升的速率更快。     

300 M超高强钢车削加工表面质量

目的研究切削参数对300M超高强度钢加工表面质量的影响。方法选用硬质合金刀具车削加工300M超高强度钢,研究切削参数对表面加工硬化、残余应力及表面粗糙度的影响。通过HXD-1000显微硬度检测仪、X-350A型X射线应力测试系统、TR240表面粗糙度测量仪对实验过程进行检测分析。通过单因素试验研究影响表面粗糙度的主次因素,并通过正交试验,以进给量f、切削速度v、刀尖圆弧半径rε、背吃刀量a_p为变量建立表面粗糙度的预测模型。结果背吃刀量a_p=0.2 mm,切削速度v为60~120 m/min,进给量f为0.1~0.25 mm/r时,300M钢经切削加工后,维氏硬度在467~550HV范围内变化。切削速度从60 m/min增大至200 m/min时,表面残余应力从压应力-59.13 MPa变为拉应力257.33 MPa,次表层残余应力的最大残余压应力从-147.46 MPa增大到-422.65 MPa,并且层深至50μm左右处,工件材料的加工变质层结束。结论表面硬度随着进给量和切削速度的增大而减小,并且越往里层,硬度越低,直至达到基体的硬度。影响表面粗糙度的最主要因素为进给量,其次是刀尖圆弧半径,再次为切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响最小。建立的表面粗糙度预测模型通过了试验验证,具有很高的加工精度。     

CVD金刚石厚膜刀具切削参数对切削力及粗糙度影响的研究

为了探究CVD金刚石厚膜刀具切削参数(包括刀具后角、刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度)对切削力和被加工表面粗糙度影响的初步规律,采用单因素方法进行了一系列CVD金刚石厚膜刀具车削仿真和试验研究。结果表明:AdvantEdge有限元仿真软件模拟切削力过程有一定的准确性;在试验参数范围内,随着刀具后角的增大,切削力和表面粗糙度都是先减小后增大,当后角为11°时,切削力和表面粗糙度值最小;随着刀尖圆弧半径的增大,切削力逐渐增大,而表面粗糙度则逐渐减小;随着切削速度的增大,切削力和表面粗糙度都是先增大后减小,当切削速度为90m/min时,切削力和表面粗糙度值最大;随着进给量的增大,切削力和表面粗糙度都显著增大;随着切削深度的增大,切削力和表面粗糙度都逐渐增大,但切削深度对表面粗糙度的影响较小。     

高速铣削LF21铝合金铣削参数对铣削力影响规律的研究

采用正交实验法研究了LF21铝合金在进行平面铣削时铣削力与铣削参数之间的影响关系,试验结果的方差分析表明,在试验所采用的切削参数范围内,背吃刀量对铣削力的影响最为显著,另外切削速度、每齿进给量以及背吃刀量分别与切削速度和每齿进给量之间的交互作用等对铣削力也有显著性影响.通过直观分析得到使铣削力小且加工效率高的参数组合为高转速(高切削速度)40 000r/min、小的每齿进给量0.03min/齿和小的背吃刀量0.5mm.在分析铣削参数对铣削力的影响规律基础上,建立了LF21铝合金在试验参数范围内铣削力与切削速度、每齿进给量和背吃刀量之间的数学模型.     

干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求,如表面粗糙度低于1.6μm,零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式,在背吃刀量固定的工序中,研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响,同时结合有限元技术,分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法,进行多组干式切削20Cr工件,对比分析各组工件表面粗糙度,结果表明当进给量较小时,切削速度对工件表面粗糙度有显著影响,表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大;当切削速度一定时,进给量增加导致表面粗糙度变大,并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度;对于工件表面残余应力,增加切削速度和进给量均导致残余应力变大,因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力,改善应力分布状态。     

涂层硬质合金刀具车削42CrMo钢切削力试验研究

在单因素条件下进行车削42Cr Mo钢的切削力试验,得到切削用量的改变对主切削力、进给力、背向力与总切削力的影响规律,分析导致切削力变化的原因,并提出车削42Cr Mo钢粗加工阶段的参考切削用量。试验结果表明:背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削速度对主切削力影响较小;背吃刀量对进给力的影响较大,进给量对背向力的影响较大,总切削力的变化规律与主切削力相似。     

轴向超声振动车削316L不锈钢试验研究

对316L不锈钢进行轴向超声振动车削和普通车削单因素对比试验,研究超声振幅和加工工艺参数（切削速度、进给量）对切削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：轴向超声振动车削能够有效降低切削力、表面粗糙度和表面轮廓高度;与普通车削相比,采用轴向超声振动车削加工方式,超声振幅越小,表面粗糙度的改善效果越明显;当进给量由5 μm/r增加到25 μm/r,轴向超声振动车削的主切削力降低了17%~21%,表面粗糙度降低了21%~28%;随着切削速度的增大,轴向超声振动车削的表面粗糙度和切削力先下降后上升,存在最佳切削速度范围,表面粗糙度最多可降低29.9%,切削力最多可降低30.1%。     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷刀具干切削RuT450表面质量研究

为探究和改善蠕墨铸铁RuT450切削加工性能,基于正交试验,采用涂层/无涂层Al_2O_3-TiC复合陶瓷刀具对RuT450进行车削加工,探究涂层和切削参数对工件表面质量的影响及机理,为复合陶瓷刀具切削RuT450提供理论依据。结果表明:涂层复合陶瓷刀具切削一致性更好,更适合加工RuT450;对RuT450表面粗糙度影响最显著的因素是进给速度,其次是切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响程度相对较小;切削速度(Vc=400 m/min)、进给速度(f=0.05 mm/r)、背吃刀量(a_p=1 mm)时能获得最好的表面粗糙度;表面硬度随着切削速度的增大而增大,而随着进给速度、背吃刀量的增大基本不会出现明显的变化。     

基于灰铸铁钻削过程的机床能耗分析

以机床钻削加工工艺为研究对象,对钻削加工时机床的各种运行状态功率、切削比能耗及机床有效加工能效进行了分析。研究表明:空载运行功率占据了机床总切削功率的绝大部分,且空载运行功率及切削加工功率与工艺参数有关,但空载运行功率的变化趋势很小;切削比能耗随刀具直径、进给量及切削速度的增加而减小;机床有效加工能效随刀具直径、进给量及切削速度的增加而变大。在实际生产钻削加工铸铁时,在保证加工质量的前提下,选择较大的进给量和切削速度更有利于节能降耗,同时也能提高机床有效加工能效。     

钢结硬质合金抗振镗杆设计及应用研究

通过钢结硬质合金镗杆材料优选和结构设计,开展一种新材料镗杆在深孔加工的抗振性能研究。对比钢结硬质合金和普通钢两种不同材料,钢结硬质合金镗杆硬度更高,弹性模量更大,静刚度更高。静态模态锤击试验发现,钢结硬质合金镗杆的模态频率更低,其一阶模态频率598 Hz,明显低于普通钢710 Hz,模态阻尼和模态刚度更高,其一阶模态阻尼4.08%,一阶模态刚度3.00 E+08 N/m,抗振性能更好。动态实际镗削试验表明,在同等切削状态下,钢结硬质合金镗杆镗削时,镗孔精度和表面质量更好。结合模态锤击试验和实际镗削试验,钢结硬质合金镗杆抗振性能都比普通钢镗杆更好,模态分析与实际加工结论一致。通过切削参数对深孔镗削影响的研究,确定了在试验参数范围内,两种材质镗杆各自的最佳切削参数,其中,钢结硬质合金最佳切削参数为Vc=350 m/min、ap=0.15 mm、f=0.1 mm/r;钢结硬质合金镗杆最佳切削速度远高于普通钢杆,加工效率是普通钢杆的2倍以上。     

碳纤维复合材料T型铣刀的切槽试验研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)的齿槽加工,提出采用T型铣刀切制齿槽。以平纹CFRP为研究对象,通过齿槽的切削试验,分析切削力和残余因子。试验表明:切削力随着切削速度vc的增大而减小,但切削速度vc大于245 m/min时,进给方向切削力Fx将逐渐增大;与切削速度vc相比,进给速度vf对残余因子Fb的影响更大,随着它的增大,残余因子Fb平均减小46.63%;顺铣时的切削力和残余因子比逆铣时的明显要小。研究结果为CFRP的齿槽铣削加工提供了技术指导。     

切削用量对车削42CrMo钢切削力的影响

在单因素条件下通过改变切削用量车削42CrMo钢试验,得出了切削用量的改变对主切削力、进给力、背向力与总切削力的影响规律,分析了切削用量的改变导致切削力变化的原因,提供了车削42CrMo钢半精加工阶段的参考切削用量。结果表明:背吃刀量和进给量的改变对主切削力的影响较大,而切削速度的改变对主切削力影响较小;总切削力的变化规律与主切削力相似,背吃刀量对进给力的影响较大。     

硬质合金微坑车刀切削304不锈钢残余应力有限元仿真

为了研究硬质合金微坑车刀对304不锈钢表面残余应力的影响规律,采用有限元仿真平台建立二维切削模型,用不同切削参数车削304不锈钢,得到切削参数对切削力、切削温度及残余应力分布的影响规律。研究结果表明:表面残余拉应力和里层残余压应力随切削速度的增大均先增大后减小,而随着进给量的增大,表面残余拉应力逐渐减小,里层残余压应力逐渐增大。     

一种用于CFRP深孔镗削的阻尼导向头的研究

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)切削加工的研究,并结合深孔镗削的加工特点,研究了一种安装在镗杆悬伸末端,利用摩擦阻尼减振的特殊导向装置。建立阻尼导向镗杆系统的动力学模型,研究了阻尼对镗杆系统共振振幅的影响,并分析了阻尼导向装置在减小共振振幅中的作用。最后用有限元法分别对安装摩擦阻尼导向的镗杆系统和普通镗杆系统进行了对比仿真验证。结果表明摩擦阻尼导向头不会降低镗杆系统的固有频率,但能有效的减小共振振幅,提高了镗杆系统的抗振性能。