TC4钛合金铣削温度正交试验研究

采用夹丝半人工热电偶测温方法,正交试验研究了主轴转速、走刀速度、铣削宽度等加工参数对TC4钛合金铣削温度的影响规律,为钛合金铣削温度的研究和优化提供参考依据。     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。     

Ti6Al4V钛合金大进给铣削3D有限元模拟分析

大进给铣削是提高钛合金等难加工材料粗加工效率的先进工艺技术之一,但其切削机理因与常规铣削不同而仍有待进一步研究。为此,以有限元法为研究手段,应用有限元分析软件Deform-3D对Ti6Al4V钛合金大进给铣削过程进行了模拟,分析了每齿进给量对铣削力和铣削温度等参数的影响。结果表明:随着每齿进给量的增加,铣削力和铣削温度均随之增加,每齿进给量对径向切深方向的铣削分力影响最大,最高切削温度出现在切屑与刀具前刀面接触且靠近刃口的位置,工件的最大等效应力分布在第一变形区。此外,与试验结果的对比分析表明,有限元模拟值与实测值的变化趋势一致,铣削力模拟值与实测值数值较为接近,但铣削温度模拟值与夹丝法半人工热电偶实测值仍相差一定数值。     

TC4-DT钛合金铣削表面粗糙度试验研究

针对实际生产中TC4-DT钛合金铣削加工表面质量差问题,以钛合金铣削加工表面粗糙度Ra为研究对象,基于低速干切、高速湿切等条件,设计铣削用量影响表面粗糙度试验方案,分析试验结果,探索工艺参数对钛合金加工表面质量的影响规律,提出了改善TC4-DT钛合金铣削加工表面质量的建议,为进一步研究钛合金加工性能提供了参考和借鉴。     

3D打印钛合金构件和钛合金锻件铣削加工性能对比研究

3D打印钛合金作为航空航天领域的一种新兴材料,其切削加工性能一直受到极大关注。本文对3D打印钛合金构件和钛合金锻件进行正交铣削试验,对比分析了两种材料在铣削力、铣削温度和刀具磨损等方面的异同,得出了两种材料铣削加工性能的差异,本研究可对加工生产提供指导。     

高性能薄膜热电偶制备及其铣削应用研究

随着纳米薄膜沉积技术的发展,基于薄膜热电偶的瞬态温度测量技术在多种场合得到广泛应用。为实现薄膜热电偶在铣削加工中的应用,提出了一种高性能薄膜热电偶的制备方法。通过直流脉冲磁控溅射技术在石英基底上制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶,并于氩气气氛进行不同温度的退火,研究了退火对薄膜热电偶综合性能的影响。结果表明,500℃退火的功能薄膜均匀性、导电性均有显著的提高,薄膜热电偶的塞贝克系数由退火前的36.3μV/℃增大到最大值40.5μV/℃,在连续热冲击和高温保持6 h后测温性能仍保持良好。将高性能薄膜热电偶研究成果用于测温铣刀的研制,并用于TC4正交铣削,得到了TC4铣削温度预测公式,为旋转类刀具加工温度的测量提供了一种可行性方案。     

钛合金薄壁件铣削试验及相关铣削力模型的研究

为研究钛合金薄壁件铣削工艺,设计了钛合金薄壁件四因素-四水平正交铣削试验,通过对所得数据(切削力和粗糙度)进行极差分析,获得了各加工参数对铣削力的影响;同时建立了钛合金薄壁件切削力经验公式和粗糙度经验公式,为后续的钛合金薄壁件铣削加工提供了理论研究基础。     

铝合金高速铣削刀具温度分布的研究进展

在铝合金高速铣削过程中,刀具磨损现象严重影响刀具寿命和工件表面完整性。刀具温度是影响刀具磨损的主要因素,因此了解刀具温度分布是近年来研究的重点。准确测量高速铣削过程中的刀具温度是关键问题,人工热电偶法可以准确测量指定点的温度,是铣削加工中常用的刀具测温方法。通过查看相关文献,总结了高速铣削中刀具温度的理论方法以及测温方法,研究了无涂层刀具和涂层刀具高速铣削过程中铣削参数对刀具温度分布的影响,阐述了高速铣削过程中刀具温度分布情况,优化了铣削参数。     

钛合金铣削仿真分析及实验研究

由于良好的综合性能,钛合金被广泛应用,但钛合金加工性能差,刀具易磨损。为了提高钛合金铣削刀具寿命,设计正交实验,运用AdvantEdge FEM软件对TA15钛合金进行了三维铣削仿真,分析了切削温度与铣削参数之间的关系。基于铣削参数-温度图,并结合切屑云图,给出了优化后的铣削参数。铣削实验表明,仿真分析可以优化铣削参数...     

钛合金高速铣削表面完整性研究

研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了高速铣削钛合金TC4已加工表面完整性的问题,重点研究了表面粗糙度、表面变质层等因素对表面完整性的影响。研究结果表明,切削速度在v=200～350m/min范围,钛合金TC4高速铣削获得的加工表面完整性较好。     

基于最佳铣削温度的Ti40阻燃钛合金铣削工艺优化

为优化Ti40阻燃钛合金铣削工艺,采用最佳铣削温度原理对铣削参数进行了试验研究。首先采用正交试验,通过回归分析建立了铣削温度和参数之间的经验公式,分析了铣削用量中,各参数对铣削温度的影响程度大小;后采用单因素刀具磨损对比试验方法,确定最佳铣削温度值,并进一步计算得到最佳铣削温度下切削用量经验公式,并通过试验进行了验证;最后,对不同铣削温度下的表面粗糙度进行了试验对比分析。结果表明：铣削Ti40阻燃钛合金工件的最佳铣削温度为437℃左右;经切削试验验证,基于最佳铣削温度优化出的铣削用量与刀具磨损结果是一致的,同时,经测量对比,最佳铣削温度下铣削加工可以获得较好的表面粗糙度,均表明采用最佳铣削温度优化切削工艺的方法是可靠的。     

基于加工特征的铣削力预测研究

航空发动机广泛采用钛合金薄壁结构,薄壁件在铣削加工过程中受铣削力的影响易于产生加工变形,影响加工质量。为减少加工变形,提高加工质量,需对铣削加工过程中的铣削力进行预测。为此,以Johnson-Cook本构方程为基础,考虑材料热力学动态性能和断裂准则对铣削力的影响,建立了基于加工特征的钛合金Ti-6Al-4V铣削力预测模型。首先,利用UG/Open工具模块对UG软件进行二次开发,创建了零件加工特征知识库。然后,利用Deform-3D仿真软件对材料本构模型、切屑分离和切屑断裂准则等进行描述,建立钛合金Ti-6Al-4V铣削加工有限元模型,对铣削力进行预测。铣削力实验证明了预测模型的可行性。最后,利用建立的有限元模型研究了工件曲率半径对铣削力的影响。结果表明,圆弧内轮廓铣削过程中的铣削力较大,圆弧外轮廓铣削过程中的铣削力较小。     

液氮冷却下大进给铣削TC4钛合金的试验研究

钛合金是现代飞行器的主要结构材料之一,是一种典型的难加工材料。针对切削加工钛合金时刀具磨损快、表面质量不易控制等难题,将TC4钛合金作为研究对象,以液氮作为冷却介质,进行了TC4钛合金的大进给铣削试验,测试了液氮冷却条件下大进给铣削TC4钛合金的铣削力、铣削温度以及刀具磨损等,并与乳化液和低温冷风条件下的测试结果进行了对比分析。结果表明:在以较大的切削速度和每齿进给量铣削TC4钛合金时,采用液氮冷却比使用乳化液能更有效地降低切削力和切削温度;比采用低温冷风冷却能更有效地延长刀具寿命。     

基于正交试验法的钛合金铣削试验及分析

采用四因素四水平正交试验法对钛合金工件进行铣削试验,通过分析稳定切削图谱,并对铣削力进行极差分析,建立钛合金工件切削经验公式;同时分析加工参数对铣削力的影响,给出以铣削力最小为优化目标的各工艺参数,为后续的钛合金工件切削加工的理论和试验研究提供基础。     

纵扭超声铣削残余应力三维有限元仿真与试验

针对钛合金等航空难加工材料,提出采用纵扭复合超声振动辅助铣削的加工方法以实现压应力抗疲劳制造。根据侧铣-顺铣加工特性,基于热力耦合作用建立了钛合金铣削等效三维有限元仿真模型,有效提高了计算效率,实现了刀具作为载体的纵扭超声振动仿真。根据铣削残余应力的形成机理,通过机械应力和热应力的加载-释放,完成了加工残余应力的仿真。利用所建立的有限元模型,从切削力、切削温度以及加工残余应力角度出发,对比分析了传统铣削和纵扭超声铣削的差异性,得出纵扭超声振动能够有效降低切削力和切削温度,增大表面压应力值和压应力层深度。通过试验对纵扭超声铣削等效模型进行了验证,结果表明所建立的三维有限元模型能够以较高的精度对切削力、切削温度和加工残余应力进行预测;进一步通过数值模拟研究了刀具几何参数以及超声表征参数对加工残余应力的影响规律,为实现钛合金的压应力制造奠定了基础。     

高速铣削时钛合金刀具的磨损及对工件表面粗糙度的影响

观察高速铣削钛合金刀具时后刀面及被加工表面的形貌,通过对刀具后刀面磨损量和被加工表面粗糙度值的测量研究了刀具磨损对被加工表面粗糙度的影响,揭示了钛合金铣削加工时提高表面质量的规律。     

基于干冰低温冷却的大进给铣削TC4钛合金刀具磨损研究

针对TC4钛合金切削加工过程中刀具易磨损、加工效率低等问题,以干冰为冷却媒介对TC4钛合金进行大进给铣削加工,以提高TC4钛合金的切削加工效率,降低刀具磨损。研究了不同冷却方式下的TC4钛合金大进给铣削过程中铣削速度对刀具耐用度的影响规律和干冰低温冷却方式下刀刃形状和刀具材质对刀具耐用度的影响;分析了干冰低温冷却方式下的不同铣刀刀具的磨损特征,明晰了干冰低温冷却大进给铣削TC4钛合金时的刀具磨损机理。研究结果表明,干冰低温冷却可以抑制大进给铣削时的刀具磨损,提高刀具耐用度。此外,圆弧刃三角形刀片比四边形刀片更适合高速大进给铣削。     

钛合金薄壁件相关铣削力模型的试验研究

采用五因素—五水平正交实验法对钛合金薄壁件进行铣削试验,对铣削力进行极差分析,同时分析加工参数对铣削力的影响;建立钛合金薄壁件铣削力模型,同时验证了模型的准确性,为后续的钛合金薄壁件理论和试验研究提供了基础。     

切削参数对钛合金叶片铣削力的影响分析

进行钛合金叶片加工时,切削力易导致加工变形,影响加工精度和表面质量。因此利用UG软件建立钛合金叶片和切削刀具的三维模型,采用仿真软件建立铣削仿真模型,研究分析了切削参数的变化对铣削力产生的影响。对仿真所得铣削力进行极差分析,判断切削参数对铣削力的影响情况,并通过实际铣削加工试验对比仿真数据验证其准确性和可行性,基于此仿真模型对切削参数对轴向力的影响程度进行了单因素分析。研究结果表明：铣削钛合金叶片时,切削参数对切削力的影响程度从大到小依次为切削速度、背吃刀量和每齿进给量;切削速度与轴向力成反比,每齿进给量和背吃刀量与轴向力成正比。     

航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究

根据实际微细铣削加工方法,采用DEFORM软件建立螺旋立铣刀铣削加工分析模型,利用该模型分析硬质合金刀具铣削加工航空用钛合金Ti6Al4V过程中的铣削力变化,在相同条件下进行铣削加工试验。试验结果表明:随着铣削的进行,刀具与切屑逐步接触,各个铣削方向切削力逐渐增加;随着铣削的进行,切削厚度逐渐减小、铣削温度升高、工件材料力学性能和铣削力开始降低;铣削深度、单齿进给量及铣削速度对铣削力均有不同程度的影响,其中单齿进给量影响最大。