切削用量对TC4薄壁件铣削力的影响

TC4薄壁零件刚性较低,切削力容易使工件变形。为了提高加工质量,研究了切削用量对铣削力的的影响规律,并建立了和铣削力相关的经验公式。结果表明:切削力Fx和Fy与切削速度呈负相关,而切削力Fz与切削速度呈正相关;切削力Fx、Fy随每齿进给量、轴向以及径向切削深度的增大而增大,其中对切削力影响最大的因素为径向切深。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削力的仿真研究

应用有限元分析软件ABAQUS对Si Cp/Al复合材料薄壁件车削力进行了仿真研究,得到了切削用量对切削力的影响规律,并结合文献的实验成果对相应规律进行了分析。仿真结果表明:在Si Cp/Al复合材料薄壁件车削过程中,随切削速度的增大,三向切削分力(轴向力Fx、径向力Fy、切向力Fz)均增大,但径向力Fy增幅很小;随进给量的增大,三向切削分力都有增大的趋势;随背吃刀量的增大,三向切削分力均显著增大;背吃刀量是影响切削力的主要因素。     

金刚石圆锯片锯解花岗石切削力及参数优化的实验研究

基于金刚石圆锯片锯解花岗石的切削力正交实验研究,对切削速度、进给速度和背吃刀量三因素影响切削力的显著性进行极差分析,得出切削力Fx、Fy、Fz随切削速度的增大而减小,随进给速度和背吃刀量的增大而增大的变化趋势。通过回归分析建立切削力数学模型并进行量化分析,得出切削速度对切削力Fx的影响要比对切削力Fy和Fz大、背吃刀量对切削力Fz的影响要比对切削力Fx和Fy大的结论,并以材料去除率和切削力为评价指标对工艺参数进行优化,得到用于生产加工的最佳工艺参数组合。     

KDP晶体超精密加工切削力的实验研究

KDP晶体是一种常用的非线性光学材料,广泛应用于激光变频、电光调试和光快速开关等高技术领域。文中通过实验研究了KDP晶体超精密切削加工的切削力特性,分析了切削深度、进给量对切削力的影响,并对KDP晶体和铝合金的切削力进行了比较。研究结果表明,立轴平面铣削KDP晶体的切削力Fz、Fy随着切削深度和进给量的增加而增加,但增加的速度远小于铝合金的切削力Fz、Fy增加速度。实验证明了在生产实际中加工KDP晶体时,在不影响加工表面质量的前提下,可以适当加大切削深度和进给量,从而提高切削效率。     

小直径铣刀圆弧进刀方式铣削力的研究

使用整体硬质合金小直径平底铣刀,对淬硬钢45钢进行高速铣削实验。以圆弧进刀的方式对工件进行侧铣,分析圆弧进刀阶段各切削参数对切削力的影响趋势。结果表明,在试验参数范围内,随轴向切深、径向切宽、每齿进给量、主轴转速的增大而减小,且3个分力中对切削分力Fy影响较大;切削旋转半径对Fx方向切削力影响最大,且随旋转半径增大而减小;随工件硬度的增加,切削力Fx、Fy降低;刀具夹持量的增加导致切削力降低,而夹持量在不小于60%时,切削力变化微小。     

PCBN可转位面铣刀铣削灰铸铁HT200的试验研究

采用多因素正交试验方法进行PCBN可转位面铣刀铣削灰铸铁HT200的试验,通过最小二乘法和回归分析建立了铣削力经验公式模型.回归方程及回归系数的显著性检验表明所建立的模型可信度较高.试验结果表明3个方向的铣削力中,切向铣削力Fz最大,其次是轴向铣削力Fx和径向切削力Fy.通过对试验结果的分析,总结出了各铣削参数对于铣削力的影响变化规律,给出了切削参数的推荐取值范围.     

金刚石圆锯片锯切花岗石的切削力双因素实验研究

基于金刚石圆锯片锯切五莲红花岗石的双因素实验,对切削速度和进给速度与切削力的关系进行研究.通过极差分析和趋势图得出进给速度是影响切削力Fx、Fy、Fz的主要因素,切削力随切削速度的增大而减小,随进给速度的增大而增大.通过回归分析建立了切削力数学模型,为生产中根据给定的加工参数来预测切削力提供了理论支持.     

基于正交实验的45钢车削性能的研究

用硬质合金车刀,采用正交实验法进行45钢车削力的实验,得到转速、进给量、背吃刀量与切削力的关系,主切削力随进给量的增大而增大,背吃刀量的增大而增大,当速度大于50m/min,主切削力随速度的增大而减小.其中背吃刀量的影响最大,其次是进给量,速度的影响效果最低.正交实验所得的经验公式Fz=2685ap0.98 f 0.744 v - 0.153 , Fy=1912 ap0.88 f 0.59 v - 0.153 ,Fx=2834ap1.02f 0.51 v - 0.4.     

球头刀铣削淬硬钢倾斜表面切削力试验研究

采用正交试验方法,使用PCBN涂层硬质合金球头铣刀,对不同铣削参数下的52HRC淬硬钢Cr12MoV倾斜表面进行了铣削试验。研究了各工艺参数对切削力的影响规律。试验结果表明:三向力中,Fz远大于Fx和Fy的切削分力,Fz为主铣削力;切削深度对主铣削力的影响大于进给速度、工件倾角和主轴转速对其的影响;工件倾角16.7°,主轴转速6000r/min,进给速度800mm/min,切削深度0.1mm为优选工艺条件。同时,对比试验表明,采用顺铣方式能有效减小切削力,改善铣削稳定性。本文研究结果对淬硬钢Cr12MoV铣削工艺参数的优化具有一定的参考价值。     

民用大飞机15-5PH不锈钢内侧圆角铣削试验研究

针对15-5PH不锈钢内侧圆角加工切削力超值突变严重、加工困难等问题,通过正交试验设计方法,开展了内侧圆角铣削试验研究,对各种工况下加工时横向切削力Fy和表面粗糙度进行了测量。运用极差分析方法,确定了各切削参数对横向切削力和表面粗糙度的影响程度,得出每齿进给量和径向切深分别是影响横向切削力和表面粗糙度的主要因素。同时,采用偏最小二乘分析,建立了横向切削力和表面粗糙度预测模型。通过对比预测值和试验值,得到该模型的相对误差较小,验证了其构建的合理性和有效性。     

单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究

为探索氮化硅陶瓷单颗磨粒切削加工的机理,进行单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷的仿真与试验。选用截角八面体模拟金刚石磨粒,基于Johnson-Holmquist ceramic硬脆材料本构模型,采用有限元网格法进行单颗磨粒直线切削仿真,分析工件材料的切屑去除、划痕形貌、应力动态变化与分布、切削力变化等现象,以及工艺参数对切削力的影响。制备单颗金刚石磨粒工具,在平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的试验,进一步分析划痕形貌、切削力的变化,并验证有限元仿真的正确性。研究表明,划痕光直平整,塑性隆起很少,边缘存在较大尺寸的破碎,划痕内有局部小尺寸的破碎;划痕的深度和宽度比磨粒的切削深度和宽度尺寸略大。应力与切削力存在动态波动。随着砂轮速度的增加,切向力和法向力减小;随着切削深度的增加,切向力和法向力增大。切削力比在4～6之间变化。     

基于正交试验的高速切削淬硬模具钢的切削力研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削切削力试验,分析了切削用量和刀具变量对切削力的影响规律,并建立了切削力的经验公式。得到如下结论:切削用量中,切削速度对切削力影响最小,进给量和背吃刀量对切削力影响较大;三个方向力中,轴向力最小,径向力和主切削力相接近,与常规切削相比,径向力偏大;小刀尖圆弧半径的PCBN刀具是进行高速切削淬硬钢时的理想刀具;经验公式预测值与实测值之间存在约5%-20%的误差。     

Improved dynamic cutting force model in ball-end milling. Part I: theoretical modelling and experimental calibration

An accurate cutting force model of ball-end milling is essential for precision prediction and compensation of tool deflection that dominantly determines the dimensional accuracy of the machined surface. This paper presents an improved theoretical dynamic cutting force model for ball-end milling. The three-dimensional instantaneous cutting forces acting on a single flute of a helical ball-end mill are integrated from the differential cutting force components on sliced elements of the flute along the cutter-axis direction. The size effect of undeformed chip thickness and the influence of the effective rake angle are considered in the formulation of the differential cutting forces based on the theory of oblique cutting. A set of half immersion slot milling tests is performed with a one-tooth solid carbide helical ball-end mill for the calibration of the cutting force coefficients. The recorded dynamic cutting forces are averaged to fit the theoretical model and yield the cutting force coefficients. The measured and simulated dynamic cutting forces are compared using the experimental calibrated cutting force coefficients, and there is a reasonable agreement. A further experimental verification of the dynamic cutting force model will be presented in a follow-up paper.     

奥－贝球墨铸铁切削加工性的研究

分析研究了切削用量三要素对奥－贝球铁主切削力Ｆ２和刀具寿命的影响规律；从降低切削力的观点出发，优选了刀具材料。本文得出的结论及实验数据对奥－贝球铁的切削加工有指导意义，可作为有关部门切削加工的参考。     

奥－贝球墨铸铁切削加工性的研究

分析研究了切削用量三要素对奥－贝球铁主切削力Ｆ２和刀具寿命的影响规律；从降低切削力的观点出发，优选了刀具材料。本文得出的结论及实验数据对奥－贝球铁的切削加工有指导意义，可作为有关部门切削加工的参考。     

Modelling the cutting forces in micro-end-milling using a hybrid approach

This paper presents the development of a cutting force model for the micro-end-milling processes under various cutting conditions using a hybrid approach. Firstly, a finite element (FE) model of orthogonal micro-cutting with a round cutting edge is developed for medium-carbon steel. A number of finite element analyses (FEA) are performed at different uncut chip thicknesses and velocities. Based on the FEA results, the cutting force coefficients are extracted through a nonlinear algorithm to establish a relationship with the uncut chip thickness and cutting speed. Then, the cutting force coefficients are integrated into a mechanistic cutting force model, which can predict cutting forces under different cutting conditions. In order to account for the cutting edge effect, an effective rake angle is employed for the determination of the cutting force. A comparison of the prediction and experimental measured cutting forces has shown that the developed method provides accurate results.     

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。     

螺旋棒铣刀铣削力建模与仿真

在对螺旋棒铣刀铣削力建模中考虑了切削厚度变化对铣削力影响的指数关系、铣刀偏心对实际切削厚度、切入与切出角、铣削力波动的影响,并提出采用实测各刀齿铣削最大值比求解铣刀偏心和识别铣削力系数的方法。在考虑铣刀偏心因素的情况下仿真与实测的铣削力达到非常好的一致性。提出的铣削力仿真方法充分反映了铣削力的实际状态,提高了铣削力仿真精度。     

WC-Ni3Al硬质合金切削奥氏体不锈钢的切削力及磨损研究

采用正交试验法对WC-Ni3Al硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢过程中的切削力及磨损性能进行研究,并对切削深度、进给量以及切削速度对切削力的影响进行分析。利用指数回归分析建立主切削力的经验公式,结合切削用量显著性分析对主切削力进行了对比分析。试验表明:切削深度对切削力的影响最大;与WC-Co硬质合金相比,WC-Ni3Al硬质合金刀具的切削力以及后刀面磨损均优于WC-Co刀具。     

New mathematical method for the determination of cutter runout parameters in flat-end milling

The cutting force prediction is essential to optimize the process parameters of machining such as feed rate optimization, etc. Due to the significant influences of the runout effect on cutting force variation in milling process, it is necessary to incorporate the cutter runout parameters into the prediction model of cutting forces. However, the determination of cutter runout parameters is still a challenge task until now. In this paper, cutting process geometry models, such as uncut chip thickness and pitch angle, are established based on the true trajectory of the cutting edge considering the cutter runout effect. A new algorithm is then presented to compute the cutter runout parameters for flat-end mill utilizing the sampled data of cutting forces and derived process geometry parameters. Further, three-axis and five-axis milling experiments were conducted on a machining centre, and resulting cutting forces were sampled by a three-component dynamometer. After computing the corresponding cutter runout parameters, cutter forces are simulated embracing the cutter runout parameters obtained from the proposed algorithm. The predicted cutting forces show good agreements with the sampled data both in magnitude and shape, which validates the feasibility and effectivity of the proposed new algorithm of determining cutter runout parameters and the new way to accurately predict cutting forces. The proposed method for computing the cutter runout parameters provides the significant references for the cutting force prediction in the cutting process.