微小几何特征微铣削试验研究

微小型零件几何特征的加工质量直接影响微小型零件的使用性能,本文对50μm厚的微小几何特征尺寸精度及表面质量开展试验研究。正交试验结果显示:微铣削黄铜材料时,铣削参数对铣削力的影响主次为每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e;铣削参数对尺寸误差的影响主次为a_p> a_e> f_z;铣削参数对表面粗糙度的影响主次为a_p> f_z> a_e。试验获得优化参数组合为a_p=15μm、a_e=30μm、f_z=0. 7μm,表明微铣削过程中轴向切深对加工质量的影响大于其他参数。因此,实际生产中应选择合适的轴向切深,较大的进给量和径向切深,以保证微型几何特征的加工质量,获得较高的加工效率。     

微细铣削6061铝合金的刀具磨损试验研究

为了指导获得稳定的高精度微细铣削,以微细铣削中刀具的侧刃磨损带宽度及切削力为指标,进行了微细铣削刀具侧刃磨损研究。以航空电子领域应用广泛的6061铝合金为工件材料,设计进行正交试验,发现刀具侧刃的主要磨损形式是涂层脱落和刀尖破损,磨损机理是粘结磨损;关键铣削参数对刀具磨损的影响程度大小依次为:径向切深a_e、每齿进给量f_z、轴向切深a_p;关键铣削参数对铣削力的影响程度大小依次为:每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e;获得了优化参数组合为a_e=0. 3 mm,fz=1μm/齿,a_p=0. 15 mm。研究结果有助于微细铣削中刀具磨损机理的深入研究,也为合理选用微细铣削参数提供了一定的理论指导。     

曲面薄壁特征微细铣削试验研究

曲面薄壁零件在微电极及微型涡轮等领域有着极其重要的应用,为了保证其加工质量,针对曲面薄壁特征进行了微细铣削试验研究,探究关键铣削参数每齿进给量f_z、轴向切深a_p、径向切深a_e及主轴转速n对表面粗糙度Ra、尺寸误差Δ_w及毛刺宽度h的影响规律,基于综合平衡法,优化获得最优铣削参数。研究结果表明,对Ra、Δ_w及h影响最大的因素分别为n、f_z、a_p;变轴向切深加工工艺能够抑制毛刺的形成,获得较好的加工质量。在保证质量的同时,为提高加工效率,可以在加工过程中适当采用较大的a_e值及f_z值。     

钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型研究

TC25钛合金具有良好的高温强度和热稳定性,是制造航空发动机的理想材料。表面粗糙度是衡量钛合金零件表面加工质量的重要指标。基于正交试验数据,采用极差分析探究各铣削参数对铣削表面粗糙度的影响程度与影响规律。影响表面粗糙度的铣削参数的主次顺序为:每齿进给量f_z主轴转速n轴向切深a_p径向切深a_e。空列极差R=0.026,小于各因素极差值,说明各因素对指标均有较大影响且水平选择合理。采用多元线性回归方法建立了钛合金TC25铣削表面粗糙度预测模型。对预测模型进行了显著性检验,F=21.547 3F(4,11),说明模型高度显著。通过加工验证试验,证明了切削参数A_3B_1C_1D_1为最优组合。验证试验的预测误差为1.2%～8.1%,证明预测模型具有较高的精度。     

超高强度钢高速铣削表面完整性实验研究

为了研究超高强度钢高速铣削过程中铣削参数对表面完整性的影响,本文基于正交实验法,采用涂层硬质合金刀片对16Co14Ni10Cr2Mo超高强度钢进行了高速铣削实验。分析了铣削速度、每齿进给量和铣削深度对三维表面粗糙度、表面残余应力和表面显微硬度的影响规律,并对铣削参数进行了优化。结果表明:三维表面粗糙度随铣削速度和每齿进给量增大而增大,随铣削深度的增大,呈现出先增大后降低的趋势;两个方向表面残余应力随铣削速度和铣削深度的增大而升高,垂直进给方向残余应力σ_y随每齿进给量的增大而升高,而沿进给方向残余应力σ_x呈现出先增大后降低的趋势;表面显微硬度随铣削速度υ_c的增大变化不大,随每齿进给量f_z和铣削深度a_p增大而降低;每齿进给量f_z对表面完整性影响最大;兼顾表面完整性和加工效率,最优铣削参数组合为:υ_c为150.7 m/min,f_z为0.02 mm/z,ap为1.0 mm。     

高速铣削加工钛合金Ti6Al4V的切削力和表面粗糙度试验

利用单因素实验法对高速铣削Ti6Al4V过程中各切削要素对切削力的影响进行分析,切削力随着切削速度的增加先增大后减小,随着每齿进给量和切削深度的增加而增大;利用正交试验法对高速铣削Ti6Al4V进行粗糙度分析,得出每齿进给量对工件表面粗糙度的影响最大,其次分别是切削速度、径向切深和轴向切深。     

高速铣削TB6钛合金切削力和表面粗糙度预测模型

进行涂层硬质合金刀具铣削高强度钛合金TB6试验,通过回归分析建立切削力和表面粗糙度的经验模型,研究切削速度、每齿进给量和切削深度等工艺参数对切削力和表面粗糙度的影响规律。研究表明,轴向切深对切削力的影响最大;工艺参数对加工表面粗糙度的影响程度依次为每齿进给量、轴向切深、切削速度和径向切深,切削速度和径向切深之间存在着显著的交互作用。     

基于响应曲面法的钛合金TC21铣削参数优化

针对新型损伤容限型钛合金TC21的难加工性,通过基于响应曲面法的中心复合设计铣削试验研究工艺参数对切削力的影响规律,建立二阶响应曲面模型,以最小切削力为目标优化工艺参数。研究结果表明:轴向切深和每齿进给对切削力影响显著,径向切深和切削速度对切削力影响较小,最优加工参数为v_c=119.71m/min,f_z=0.06mm/z,a_e=0.87mm,a_p=16.01mm。将最优加工参数应用到工程实践中,可提高整体硬质合金刀具寿命和各类型零件的加工效率。     

基于表面形貌仿真模型的球头铣削参数多目标优化

切削参数的选择对铣削加工的表面质量影响较大,在保证加工效率的前提下提高球头铣削加工的表面质量具有重要的意义。采用数学建模的方式,建立基于响应曲面法的球头铣削三维表面形貌仿真模型,以表面形貌(三维表面形貌算数平均偏差)S_(ba)作为衡量表面质量的技术指标,分析各切削参数对其影响规律,并结合加工效率数学模型,多目标优化切削参数。研究表明,在保证其它加工条件不变的前提下,三维表面形貌的算术平均偏差与每齿进给量f_z和径向切深a_e呈正相关关系,而切削速度v_c和轴向切深a_p的影响不显著。优化后的5组切削参数在表面形貌和加工效率方面都有较好表现。     

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。     

SLM钛合金3D打印件铣削加工参数优化分析

针对SLM钛合金3D打印件表面质量无法满足装配精度要求,仍需进行二次加工的需求,设计正交试验方案,建立表面粗糙度的预测模型并进行铣削参数优化分析,为SLM钛合金3D打印件铣削加工的切削参数选择提供依据。首先,对实验数据进行多元线性回归,建立适用于SLM钛合金件的铣削加工表面粗糙度数学预测模型,给出了切削速度、每齿进给量、轴向切深及径向切深与表面粗糙度的量化关系;建立以加工效率和表面粗糙度为优化目标的多目标切削参数优化模型,使用Pareto最优解集理论进行多目标切削参数优化,优化结果表明在切削速度130 m/min,每齿进给量0.01 mm/齿,轴向切深0.40 mm时可以得到较好的加工表面粗糙度及较高的加工效率。     

淬硬模具钢铣削力的有限元模型分析

针对汽车覆盖件模具制造中常用的典型高硬度、高强度、高耐磨性的淬硬钢材料Cr12Mo V,建立了基于Third Wave Advant Edge的2D有限元模型。基于正交模拟设计,运用极差分析与方差分析方法,研究了各铣削参数对于铣削力的影响规律。结果表明:各铣削参数对F_x、F_y的影响顺序主次一致,即轴向切深最大,每齿进给量次之,径向切宽与切削速度的影响最小。采用MATLAB软件建立了铣削力的预测模型并得出结论:在所选参数范围内,该模型能够有效预测高速铣削Cr12Mo V材料时的铣削力。从减小铣削力和提高铣削加工稳定性的角度出发,在所选参数范围内给出了高速铣削Cr12Mo V材料时的最优切削参数组合为v_c=201m/min、f_z=0.1mm、a_p=0.1mm、a_e=0.5mm。     

不锈钢微结构铣削仿真与试验研究

针对不锈钢微结构微铣削过程中铣削力以及加工质量,进行了微铣削参数仿真及试验研究。通过单因素有限元仿真,揭示了微铣削关键工艺参数每齿进给量、轴向切深和径向切深对铣削力影响规律。结果显示,尺寸误差以及表面粗糙度随着径向切深的增加波动变化,总体数值变化不大,径向切深对不锈钢微结构微铣削过程中的加工质量影响不大。因此,实际生产中,可以采用大径向切深小进给,提高生产率并保证加工质量。     

铣削加工对表面粗糙度的影响研究

采用单因素试验和正交试验对铣削加工参数的设定进行表面粗糙度研究,分析了单一铣削参数对表面粗糙度的影响规律,结果表明:在一定铣削参数范围内,铣削深度越小表面粗糙度值越大,表面粗糙度随着铣削深度的增加而降低。通过正交实验的极差分析得出影响表面粗糙度的主次影响顺序:铣削深度影响最为显著、主轴转速次之、每齿进给量较次之和径向切宽影响最小。通过minitab统计学软件,分析了两参数因素之间的交互作用对表面粗糙度的影响,其中主轴转速和铣削深度的相互作用对表面粗糙度的影响较大。在低速铣削范围内,得出高转速、大的切深和小的每齿进给量对提高表面粗糙度非常有利。     

基于正交试验的淬硬模具钢球头铣削加工表面粗糙度研究

采用正交试验法研究整体硬质合金球头铣刀铣削加工淬硬模具钢Cr12Mo V时切削参数对零件加工表面粗糙度的影响。设计了以主轴转速、每齿进给量、径向切深、侧偏角和前倾角为主要因素的5水平5因素正交试验,通过极差分析和方差分析方法研究了切削参数对表面粗糙度的影响规律,明确了主要影响因素。结果表明:表面粗糙度随每齿进给量和径向切深的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,随侧偏角和前倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势,各因素的影响程度从大到小依次为每齿进给量、径向切深、主轴转速、侧偏角、前倾角。     

微细铣削工艺参数优化实验研究

以被加工工件表面粗糙度为指标,对微细铣削工艺参数进行了实验研究,采用所研发的基于pmac运动控制器的开放式三轴桌面微细铣削机床,选取轴向切深,径向切深和进给量三个因素安排正交实验,对黄铜H59进行了微细铣削加工。运用白光干涉仪对微细铣削宽槽底部的表面粗糙度进行了测量,通过对测量数据的极差分析和方差分析,确定了各因素对表面粗糙度的影响规律及三个因素对表面粗糙度影响的主次顺序,实验表明径向切深对表面粗糙度值影响最大。     

微细铣削硬铝时切削用量对表面粗糙度的影响

利用自研的三轴微小型立式数控铣床和微径立铣刀(直径小于1mm),通过双因素及中心复合实验设计的方法,分析微细铣削硬铝LY12过程中的铣削参数(包括每齿进给量、轴向切深、主轴转速、刀具直径以及刀具悬伸量)对工件表面粗糙度的影响,重点探讨了每齿进给量和轴向切深对表面粗糙度的交互影响,并建立了数学模型,为微细铣削工艺参数的选择和表面质量的控制提供了基本依据。     

高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,以7050-T7451铝合金材料为试验对象,运用正交试验方法分析研究了铣削该铝合金材料时,切削速度、切削深度、切削宽度和每齿进给量4个因素对表面粗糙度的影响规律,并通过多元非线性回归分析得出表面粗糙度的经验公式.研究结果表明:加工表面呈交叉织网状形貌,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小,切宽对铝合金表面粗糙度的影响不明显.铣削参数对表面粗糙度的影响显著性依次为:每齿进给量fz切削速度v轴向切削深度ap径向切削宽度ae.     

球头刀铣削TC17的表面完整性测试实验研究

利用球头刀铣削钛合金TC17,对其试件加工表面完整性测试开展实验研究。通过球头刀铣削实验和表面完整性测试实验结果可知,在给定的实验条件下,表面粗糙度Ra随着每齿进给量fz的增大而增大,而线速度v_c对表面粗糙度Ra和表面微观形貌影响不显著。同时,球头刀铣削钛合金TC17的加工表面均呈残余压应力状态,其变化范围在-250～-450 MPa;加工表面显微硬度和残余压应力随着线速度v_c的增大而减小,随着每齿进给量f_z的增大而增大,其主要原因是随着线速度v_c的增大、每齿进给量f_z的减小,铣削加工表面的塑性变形层厚度逐渐减小。     

高速干铣削高强钢加工表面硬化及残余应力研究

针对AISI 4340高强钢加工质量较差的问题,采用硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,研究切削参数对加工表面硬化和残余应力的影响。结果表明:铣削速度对加工表面硬化程度和硬化层深度影响最大,且随着铣削速度的增加,加工表面硬度值减小,硬化层深度逐渐减小;加工表面在进给、切削以及45°方向均产生残余压应力,铣削速度和每齿进给量对残余应力的影响较大;在v_c=400~500 m/min,f_z=0.03~0.06 mm/齿,a_p=0.2~0.3 mm,a_e=3~4 mm的切削条件加工时,可以获得较小的加工表面硬化程度和较大的表面残余压应力。该结果对高强度钢类零部件的生产具有理论指导意义。