硬态车削对18CrNiMo7-6钢表面完整性影响研究

介绍了硬态车削淬硬钢表面粗糙度与表层残余应力研究现状。通过设计单因素试验,对硬态车削18CrNiMo7-6渗碳钢圆棒试样的三维表面粗糙度与表层残余应力进行分析,探究硬态车削工艺参数对淬硬钢表面完整性的影响规律。结果表明干式硬态车削18CrNiMo7-6渗碳钢可获得较好的表面三维粗糙度与残余压应力,残余应力沿深度方向分布表现为先增大至最大值后逐渐减小至稳定值。在硬态车削过程中,进给速度对工件表面完整性影响最大,切削速度影响次之,背吃刀量影响最小。     

7075铝合金铣削残余应力及表面质量试验研究

采用直径1的4刃硬质合金立铣刀(4HCE040110S04)对7075铝合金进行单因素铣槽试验,研究已加工表面粗糙度、铣削表层残余应力以及槽底表面质量随切削参数的变化规律。通过试验得出以下结论:随着切削速度v的增大,槽底面粗糙度逐渐增大,已加工窄槽表层残余应力逐渐减小,毛刺与卷边增多;随着进给速度的增大,铣削的窄槽底面粗糙度逐渐增大,已加工窄槽表层残余应力逐渐增大,毛刺与卷边明显增多;随着切削深度的增大,铣削的窄槽底面表面粗糙度逐渐增大,已加工窄槽表层残余应力逐渐增大,毛刺与卷边增多;铣削的窄槽底面两走刀路径之间存在明显的隆起。     

硬态切削与磨削工艺的表面完整性

硬态切削具有良好的加工柔性、经济性和环保性,在对工件性能起关键作用的精加工中,已成为磨削加工的有力挑战者。表面完整性是评价加工质量和工件机械性能的重要指标。本文介绍了硬态切削和磨削工艺的加工表面完整性(包括白层、表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力、表面硬化层等),并对二者进行了比较。此外,还分析了硬态切削与磨削工艺相互结合的应用前景。     

硬切削表层残余应力特征预测研究

结合精密硬切削加工表层残余应力曲线的勺形分布特征,提出了以表面应力值、最大应力值、最大深度值和有效深度值4个变量作为表达残余应力曲线的特征参数,并作为BP网络的输出量,以刀具几何参数和切削参数等影响硬切削加工最为显著的变量为输入量,建立了硬切削加工表层残余应力特征BP网络预测模型。最后,通过实验验证了模型的准确性,实现了对精密硬切削加工表面残余应力较高精度的预测。     

精密硬态车削多元非线性回归模型与综合优化

采用均匀设计试验方法,分别建立了表面粗糙度、刀具切削行程、刀具径向振动的多元回归模型;以加工表面粗糙度最小、刀具寿命最大、刀具径向振动最小和切削效率最高为目标,对精密硬态车削过程进行了优化研究。结果表明:切削速度280 m/min,进给量0.03 mm/r,背吃刀量0.15 mm,刀尖圆弧半径0.8 mm为最佳参数组合,取得了良好的切削加工综合效果。研究成果可对精密硬态切削加工的参数选择提供借鉴和指导。     

预应力淬硬磨削工件表面层质量试验研究

从抗疲劳制造与绿色制造的观念出发,融合预应力磨削与磨削淬硬技术原理,提出了将残余应力控制、表面淬火及磨削三者集成于一体的预应力淬硬磨削技术理论与方法。对45钢试件进行了预应力淬硬磨削加工试验,以工件淬硬层表面残余应力、硬度及粗糙度为研究对象,与相同条件下的磨削淬硬工艺试验结果进行了对比分析。结果表明：预应力淬硬磨削工艺可增大工件表面残余压应力,减小拉应力,其工件表面残余应力状态优于磨削淬硬工艺;预应力淬硬磨削工件表面硬度可以达到基体硬度的3倍左右,而工件表面粗糙度小于磨削淬硬工艺工件表面粗糙度。因此,在相同的加工条件下,预应力淬硬磨削工艺比磨削淬硬工艺具有更好的抗疲劳性、耐腐蚀性及表面完整性。     

轴承圈加热切削加工表面质量研究

针对轴承圈易出现疲劳破坏的问题,提出采用预加热硬态切削加工轴承圈外表面的方法。普通硬态切削和预加热硬态切削试验结果表明,将工件内圈预先加热到160℃进行硬态切削加工,有助于减小加工表面的粗糙度,由于内圈加热减小了轴承圈内外表面的温度差,故加工后的表面残余应力显著减小,其值可达-50MPa,加工得到的表面纹理清晰,形貌光滑、规整,刀具进给运动轨迹清晰;加热切削得到的是均匀的锯齿形切屑,并且切屑形态呈螺旋状,与普通硬态切削相比,加热切削过程较为平稳,说明加热切削可获得良好的表面完整性,且不会引来额外的加工硬化。     

Cu-Ni-Sn合金精加工表面残余应力有限元仿真研究

为研究Cu-Ni-Sn合金精加工后表面残余应力层深分布及大小,根据室温和高温下Cu-Ni-Sn合金流动应力—应变曲线数据,构建了试验条件下Cu-Ni-Sn合金的J-C本构模型,采用有限元分析法研究了切削参数和刀具几何角度对Cu-Ni-Sn合金加工表面残余应力的影响规律,并采用正交试验法和极差分析法对表面残余应力进行了优化分析。分析结果表明：Cu-Ni-Sn合金精车加工后,表层残余应力呈现“勺型”分布,表层残余拉应力沿深度方向转变为压应力;表层最大残余拉应力和最大残余压应力与切削速度和切削深度呈正相关,最大残余拉应力随刀具前角增大而减小;表层残余拉应力与最大残余压应力随刀具后角的增大而减小;采用正交试验法和极差分析法得到对表层最大残余拉应力的影响显著性排序为切削速度>刀具前角>刀具后角>切削深度。     

轴承钢硬态切削表面残余应力的研究

为了揭示轴承钢硬态切削中切削用量对工件已加工表面残余应力的影响规律,运用金属切削软件AdvantEdge在不同切削用量条件下进行了热力耦合切削仿真。结果表明:硬态切削后工件已加工表面出现残余压应力,随着深度的增加残余压应力值减小并逐渐转变为拉应力;切削速度和进给量对残余压应力影响较大,残余压应力最大值随着切削速度的增加呈先减小后增加的趋势,但作用深度变化较小,进给量增加时残余压应力最大值和作用深度均增加;背吃刀量增加时残余压应力最大值和作用深度变化幅度很小。研究结果可为残余应力控制和工艺参数优化提供理论指导。     

TC4钛合金螺旋铣孔工艺孔壁表面完整性研究

研究了螺旋铣孔工艺参数(主轴转速、每齿切向进给以及螺距)对TC4钛合金孔壁表面完整性的影响规律。通过开展TC4钛合金螺旋铣孔加工正交试验并利用粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力仪、金相显微镜等测量分析了螺旋铣孔工艺对表面粗糙度、显微硬度分布、表面层残余应力分布以及显微组织变化的影响。结果表明:孔壁最大表面粗糙度Ra 0.431μm,能很好满足航天工业对制孔粗糙度的要求;适当孔壁硬化(硬化程度为129%~141%)提高了耐磨性;表面层残余应力均为压应力,有利于提高孔的疲劳性能;由于散热良好和机械载荷小,孔壁表层并没有出现"白层"现象;因此,螺旋铣孔工艺能大大改善钛合金制孔表面完整性。     

复合铣削轨迹对表面质量的影响

复合铣削一般由多个旋转运动和多个移动复合而成。通过齐次变换矩阵法得到了复合铣削轨迹方程和复合铣削轨迹，探究了复合铣削轨迹对表面质量的影响，结果表明：复合铣削的包络面的表面粗糙度明显低于未包络面，复合铣削的未包络面与普通端铣的表面粗糙度相差不大；进给量对复合铣削的未包络面的表面粗糙度影响不大，而包络面的表面粗糙度随进给量增大而增大；未包络面和包络面的表面粗糙度Ra均随着切削速率比k的增大而减小；复合铣削的残余应力比普通端铣的残余应力小，而复合铣削中的包络面的残余应力比未包络面的小。     

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象、残余应力分布等方面研究了PCBN刀具精密切削淬硬轴承钢的加工表面质量     

粗加工切削参数对钛合金多工步加工过程的影响

在传统单工步切削加工的基础上,研究多工步粗加工切削参数变化对精加工的影响。通过正交试验设计高速车削加工,固定精加工切削参数,分析粗加工切削参数变化对精加工切削力、表面粗糙度、表面残余应力以及表面变质层的影响。结果表明,粗加工切削速度对精加工切削力和表面粗糙度影响最大,进给量对残余应力影响最大,进给量和切削深度对变质层的影响都很大。这是由于多工步加工时,粗加工加工硬化和软化使表层力学性能发生变化,继而对精加工产生影响。通过研究粗加工切削参数变化对钛合金多工步切削加工的影响,进一步优化多工步切削加工参数,提高表面质量。     

钛合金介观尺度铣削表面粗糙度特征分析及工艺优化EI北大核心CSCD

为提高钛合金介观尺度铣削加工表面质量,以主轴转速、每齿进给量、轴向切削深度为主要研究因素,对介观尺度铣削表面粗糙度特征进行了分析,优化了工艺参数。考虑到介观尺度铣削加工的间断性切屑形成和单齿切削现象,分析了刀具转角与切削厚度及累计弹塑性变形次数的对应关系。在此基础上,设计了正交实验,将铣削表面划分为逆铣区域、中间区域和顺铣区域,通过方差分析确认每齿进给量是介观尺度铣削表面粗糙度最重要的影响因素。采用田口方法分别对局部区域加工工艺参数进行优化。实验结果表明,相对于中间区域,逆铣区域和顺铣区域弹塑性变形更频繁,表面粗糙度更高,以逆铣区域或顺铣区域表面粗糙度为优化目标时的优化效果更好。     

钛合金介观尺度铣削表面粗糙度特征分析及工艺优化

为提高钛合金介观尺度铣削加工表面质量,以主轴转速、每齿进给量、轴向切削深度为主要研究因素,对介观尺度铣削表面粗糙度特征进行了分析,优化了工艺参数。考虑到介观尺度铣削加工的间断性切屑形成和单齿切削现象,分析了刀具转角与切削厚度及累计弹塑性变形次数的对应关系。在此基础上,设计了正交实验,将铣削表面划分为逆铣区域、中间区域和顺铣区域,通过方差分析确认每齿进给量是介观尺度铣削表面粗糙度最重要的影响因素。采用田口方法分别对局部区域加工工艺参数进行优化。实验结果表明,相对于中间区域,逆铣区域和顺铣区域弹塑性变形更频繁,表面粗糙度更高,以逆铣区域或顺铣区域表面粗糙度为优化目标时的优化效果更好。     

硬态干式切削机理及技术研究综述

介绍了硬态干式切削加工刀具材料的特性，工件材料的特点，淬硬钢切削时切屑形态及其形成机理，表面完整性如白层，残余应力分布和表面粗糙度等与切削参数的关系，讨论了最小量切削润滑液使用的概念和要求，综合国内外的研究进展论述了硬态切削机理和相关技术，有益于加速我国硬态切削的实施。     

7075-T651铝合金车削表面残余应力模拟及参数优化

采用有限元软件对7075-T651铝合金干切削过程进行模拟,获得在不同影响因素下的工件表面残余应力值。然后对仿真结果进行方差分析,得到切削速度、进给量和背吃刀量对工件表面残余应力的影响情况,并通过线性回归方法建立切削表面残余应力的数学模型。建立以较小残余压应力和最大材料去除率为目标函数的双目标优化模型,应用matlab多目标遗传算法工具箱对模型进行寻优求解,获得优化后的铝合金车削的切削参数,为其在实际切削加工中选择合理的切削参数提供了参考依据。     

加工参数及刀具结构对表面粗糙度的影响

经刀具切削后的工件表面质量应符合预定的加工要求,其中包括:表面粗糙度、表层硬质层度、表层残余应力、表层微裂纹和表层金相组织。主要介绍了加工表面粗糙度的形成,及优化表面粗糙度时加工参数与刀具结构的改进方向。     

钛合金车削过程中基于遗传算法的切削参数多目标优化

通过正交试验法对钛合金TC4进行了车削试验并对试验数据处理,得到切削温度、表面粗糙度关于切削三要素的多元线性回归方程。以切削速度、进给量和背吃刀量为优化变量,以最低切削温度、最好表面粗糙度、最大材料去除率为目标构建了切削参数的多目标优化模型。利用MATLAB中基于遗传算法的多目标优化函数对优化模型进行求解,得到优化问题的Pareto最优解并加以分析。     

硬旋铣刀具振动的在线监测研究

针对螺纹硬旋铣过程中刀具振动状态的辨识问题开展试验研究.根据硬旋铣的工艺特点设计刀齿切削力监测系统及切削试验,对切削力数据进行频域分析.研究结果表明:硬旋铣机床的刀具切削振动是由断续切削引起的强迫振动无自激振动发生的.