干式切削技术在铣削加工中的应用

干式切削是一种绿色制造工艺技术,它已成为金属切削加工发展的趋势之一。文中分析了干式切削加工对刀具的要求,讨论了刀具材料的选择,并结合实例分析了干式切削技术在铣削中的应用。     

干式切削在铣削加工中的应用

干式切削是绿色制造工艺技术，已成为金属切削加工发展的趋势之一，分析了干式切削加工对刀具的要求，讨论了刀具材料的选择，分析了干式切削在铣削中的应用实例。     

刀具与切削加工技术的新发展

在切削加工方面，寄希望于建立快捷生产体制的刀具产品，首推高速铣削刀具。     

原位自生钛基复合材料最佳铣削温度区间的研究

为实现钛基复合材料的高效、低损伤铣削加工及降低该材料的铣削加工成本,对其最佳铣削温度区间进行研究。采用聚晶金刚石(PCD)刀具,研究切削温度对铣削该复合材料时的刀具寿命、刀具磨损和加工表面质量的影响规律。试验结果表明:PCD刀具的最佳铣削温度区间为500℃-600℃,考虑切削过程中刀具磨损对切削温度的影响,PCD刀具铣削钛基复合材料时的最佳初始切削温度区间为420℃-480℃;PCD刀具在最佳铣削温度区间切削时,刀具崩刃和磨粒磨损显著减轻,且适当提高切削速度并减小进给量可进一步延长刀具寿命;在高于最佳铣削温度下切削时,刀具扩散磨损剧烈,且加工表面变质层深度显著增大。研究得出以下结论:PCD刀具高速铣削钛基复合材料时存在最佳铣削温度区间和最佳初始切削温度区间,在最佳铣削温度下切削有利于增强相被刀具原位压入基体或随基体一起协同变形发生转动,从而明显减少加工表面的划痕、微坑洞、撕裂等缺陷。     

铝合金高速铣削中切削温度动态变化规律的试验研究

切削温度与刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度密切相关。高速切削过程中切削温度随工件材料、所选刀具及切削用量的不同而呈现出与普通切削过程不同的变化规律。本文应用红外热像仪测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化规律进行试验研究 ,首次给出了铝合金高速铣削过程中存在的临界切削速度关键数据及切削温度随切削速度的变化规律 ,其结论有助于指导铝合金高速铣削加工、优化高速切削工艺及建立高速切削数据库。     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

微铣削单晶高温合金刀具磨损实验研究

为研究微小刃径刀具切削难加工材料后刀具的磨损,针对单晶镍基高温合金材料的难加工特性,设计了单因素实验方案,采用直径为0.6 mm的硬质合金微小刃径刀具对单晶镍基高温合金DD98进行微铣削加工;通过磨损后的刀具直径和铣削槽底宽度尺寸的变化来定义微铣削刀具(微小刃径刀具)切削加工的磨损标准,建立了微铣削刀具磨损标准的数学模型;基于单因素实验方案,探讨了不同切削参数条件下,微铣削长度对刀具磨损量的影响.相关研究和实验数据对于探索难加工材料的切削机理具有理论指导意义.     

基于正交切削模型的铣削加工有限元仿真

以铲齿成形铣刀的使用寿命为优化目标,对刀具的几何角度、切削用量进行模拟研究。建立正交铣削加工模型来模拟仿真铣削过程,并对切削加工过程中所得到的一些基本物理量进行分析和讨论。从理论深度上把握切削加工的状态,为建立合适的加工工艺策略提供理论和技术上的支持。     

铣削加工每齿进给量的决定因素研究及验证

研究了面铣刀的主偏角对切屑厚度和每齿进给量的影响,铣削中每齿进给量的决定因素,切削宽度与刀具直径的比值对切屑厚度的影响等问题进行理论分析,同时结合变速箱壳体铣削加工过程进行验证,解决了合理选择铣刀及切削参数以提升加工效率的问题。     

切削介质对微细铣刀磨损影响的试验研究

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究.在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律.同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质.结果表明:四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质.为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值.     

切削介质对微细铣刀磨损影响的试验研究

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究.在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律.同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质.结果表明:四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质.为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值.     

切削用量和钝圆半径对铣削45号钢的温度研究

在铣削加工过程中,刀具温度的变化情况对刀具的性能和寿命有重要的影响。本论文运用有限元分析软件Advant Edge FEM分析了切削用量和钝圆半径对铣削45号钢材料时刀具的温度变化情况。得到切削用量和钝圆半径对切削温度的影响规律,为铣削加工45号钢材料时铣刀刃口钝圆半径的设计提供依据。     

平面铣削刀具前刀面瞬态切削温度的研究

刀具切削温度对刀具寿命、刀具磨损等有重要影响。因此在实际加工之前预测出刀具温度,对合理选择切削参数、优化数控程序等均具有重要意义。平面铣削等断续切削过程的热条件不同于车削等连续切削过程。用数学物理方法建立了平面铣削过程刀具的一维传热学模型,用解析的方法预测平面铣削过程中刀具前刀面的温度分布,考虑了刀具切出时空气强化对流散热对刀具前刀面温度的影响。结果表明,刀具切入时间和切出时间对刀具温度有较大影响。用文献中断续车削刀具温度实验数据对铣削刀具前刀面温度的传热学预测模型进行了验证,结果表明二者趋势一致,但平面铣削预测的刀具温度略低于断续车削的刀具温度。     

切削用量对铣削非标内螺纹刀具磨损的影响

与传统螺纹加工方法相比,铣削螺纹不仅具有较高的加工精度和加工效率,而且不受螺纹结构的制约,可较为自由地选取合理的加工参数。应用DEFORM-3D软件对铣削非标内螺纹刀具磨损进行仿真,运用正交仿真试验研究切削速度、最大切削厚度和径向切削深度等切削用量对刀具磨损的影响,并对加工参数进行了优化。结果表明:切削刃圆角处刀具磨损最严重,在研究范围内,径向切削深度对刀具磨损的影响最大。     

基于时域仿真法的断续铣削颤振预测

颤振是影响铣削加工表面质量和限制切削效率的重要原因,准确获取稳定性叶瓣图是避免颤振的有效途径.精加工铣削常使用小径向切深/刀具直径比,产生过小的实时切削厚度,刀具容易脱离工件,造成显著非线性因素;过小的径向切深/刀具直径比也导致铣削加工高度断续.因此,常用的圆弧切削厚度已不能近似实际切削厚度,进而影响断续铣削加工颤振预...     

汽轮机叶片薄壁曲面加工变形分析及切削参数选择

汽轮机叶片是汽轮机的核心零部件,而薄壁曲面叶片的受力变形一直是加工难题。建立了叶片加工的刀具铣削力模型,采用ANSYS Workbench有限元软件将铣削力施加在数控程序所对应的工件各接触点处,对汽轮机薄壁叶片的加工变形进行分析研究并得到变形量最大的点。通过研究该点处切削宽度、切削速度、进给量和切削深度对叶片变形的影响规律,确定了实际加工薄壁叶片的切削参数,并通过仿真和实际加工验证了其可行性。     

薄壁件立铣切削力的有限元模拟与实验研究

薄壁件铣削加工中铣削力是导致加工变形的直接原因,是加工误差的主要影响因素.在考虑刀具变形、工件及刀具材料性能参数的基础上,建立了三维斜角切削力有限元模型,利用有限元分析软件ABAQUS对薄壁件斜角切削过程进行了仿真模拟.其次,针对铣削过程进行了切削力测试,结果表明本文提出的切削力有限元模拟方法具有较高的精度,对切削参数的优化提供了理论依据和便利工具.     

基于正交实验法的工程陶瓷铣削加工参数研究

利用硬质合金刀具和相应的实验设备,设计并进行了工程陶瓷铣削加工的正交试验,通过对主要切削参数的初步选择和实验,得到相对合理的工程陶瓷铣削加工主要参数的因素和水平的范围,再进行正交试验得到实验结果,比较试验结果。通过极差分析法,研究了切削速度、每齿进给量、轴向切削深度和径向切削深度对工程陶瓷切削过程中刀具磨损的影响,排列出切削用量对刀具磨损影响的主次顺序,经实验后得出合理的工程陶瓷铣削加工参数。     

考虑电流和振动的涂层铣刀磨损规律实验研究

随着切削技术向着高速、高效和干式加工等方向发展,刀具涂层和切削状态监测技术成为影响切削技术发展的主要因素,研究刀具涂层以及刀具磨损引起的切削状态改变对促进制造业发展具有重要意义。利用铣削实验得到了相同切削条件下,不同涂层的3把硬质合金刀具的加工磨损情况。通过分析各个刀具磨损过程中铣削力信号、主轴电流信号以及切削振动信号的变化,得到了无涂层、Ti Al N涂层以及Al Ti N涂层刀具在切削过程中表现出的磨损规律。结果表明:Al Ti N涂层的耐磨性能更好,3把刀具的主轴电流有效值和切削振动信号质心频率的变化均有效反映了刀具磨损情况。在立铣加工过程中,可以将上述两种特征值用于刀具磨损实时在线监测。