7075-T6铝合金干式切削表面完整性研究

为了避免切削液对高强铝合金耐蚀性产生影响,针对7075-T6航空铝合金在绝对干式条件下进行正交切削实验,建立了表面粗糙度、残余应力以及显微硬化的经验公式,分析了切削参数对表面完整性的影响规律。结果表明:切削三要素对表面粗糙度的影响占主导地位,且进给量是影响其大小的主要因素,其次是背吃刀量,然后是切削速度;干切削状态下,切削速度的提高导致产生较大的拉应力;进给量减小造成硬化现象严重;切削速度提高,且在较大切深情况下,最大硬化层深明显提高。     

车削高温合金GH4169表面粗糙度及残余应力优化分析

为分析车削参数对已加工表面粗糙度、已加工表面形貌、残余应力的影响规律,针对高温合金GH4169设计正交车削试验,通过有限元仿真建立三维车削模型。结果表明：影响表面粗糙度的主次因素依次为进给量、切削速度、切削深度;影响残余应力的主次因素依次为进给量、切削深度、切削速度;确定在试验参数范围内最佳表面粗糙度和残余应力的参数组合分别为vc=55 m/min、f=0.1 mm/r、ap=0.3 mm和vc=60 m/min、f=0.2 mm/r、ap=0.25 mm。     

钛合金切削表面残余应力影响因素及参数优化

钛合金切削过程具有温度高、摩擦力大、刀具严重磨损等缺点。为了减少钛合金表面出现微小裂纹,基于国内外研究现状,以Ti6Al4V切削表面残余应力为研究对象,建立了钛合金切削有限元模型。讨论了切削速度、切削深度、每齿进给量、不同切削用量对切削表面残余应力的影响。建立了切削表面残余应力回归模型,并采用混合遗传退火算法对切削参数进行优化,得到了最优切削参数组合。研究表明:切削速度增加,钛合金表面残余应力增加;切削深度对残余应力的影响较小;残余应力随着每齿进给量增加而减小。     

新型微坑车刀切削AISI4140残余应力影响因素分析研究

为了探究切削用量对新型微坑车刀切削工件表面残余应力的影响规律,应用AdvantEdge切削仿真软件,结合单因素和正交实验,通过微坑车刀和原车刀切削AISI_4140仿真及实验验证。结果表明,原车刀和微坑车刀残余拉应力随切削速度增大,先增大后减小,随进给量的增大而减小,总体上,微坑车刀切削工件残余拉应力更小。残余压应力随切削速度增大,微坑车刀切削工件先增大后减小,随进给量增大先增大后减小。原车刀几乎不变。切削用量对微坑车刀切削工件残余应力影响,进给量最大,切削速度次之,切削深度最小。通过实验验证,相同切削条件下,微坑车刀降低了加工工件表面残余拉应力,提高了加工工件表面质量,一定程度提高了工件的服役寿命。     

高速干车削300M钢表面粗糙度及残余应力研究

针对高强度钢300M在高速切削时加工质量不稳定的切削特点,对其进行高速干车削试验,研究切削参数对加工表面粗糙度和残余应力的影响,结果表明:进给量对加工表面粗糙度Ra的影响最大,且随着进给的增加,加工表面残留材料高度差变大,加工质量变差;加工表面进给和切削方向的残余应力均为压应力,切削速度和切削深度对残余应力的影响较大;在vc=300~400 m/min、f=0.15~0.20 mm/r、ap=0.10~0.15mm的切削条件加工时,可以获得较低的加工表面粗糙度和较大的表面残余压应力。文中的研究对高强度钢类难加工材料的加工工艺优化及高可靠性起落架零部件的制造具有理论指导意义。     

干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求,如表面粗糙度低于1.6μm,零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式,在背吃刀量固定的工序中,研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响,同时结合有限元技术,分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法,进行多组干式切削20Cr工件,对比分析各组工件表面粗糙度,结果表明当进给量较小时,切削速度对工件表面粗糙度有显著影响,表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大;当切削速度一定时,进给量增加导致表面粗糙度变大,并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度;对于工件表面残余应力,增加切削速度和进给量均导致残余应力变大,因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力,改善应力分布状态。     

高强铝合金干式切削加工参数多目标优化

为了研究航空铝合金在绝对干式切削条件下的切削参数对表面质量的影响规律并据此选择合理的切削用量,采用正交试验法对7075-T6铝合金进行了车削试验并对试验数据进行处理,得到表面粗糙度、表面残余应力关于切削三要素的多元非线性回归模型。在此基础上,以表面去除率、表面残余应力和表面粗糙度为优化目标,切削三要素为优化对象,基于遗传算法进行多目标优化,并绘制出Pareto前沿。根据实际加工需求,从优化解集中选择最优工艺参数。结果表明：表面粗糙度和表面残余应力均与表面去除率成反比关系;进给量和切削速度是影响表面粗糙度和表面残余应力的主要参数;仅在进给量最小的状态下,切削深度的增加会产生较大的表面残余拉应力。     

硬质合金微坑车刀切削304不锈钢残余应力有限元仿真

为了研究硬质合金微坑车刀对304不锈钢表面残余应力的影响规律,采用有限元仿真平台建立二维切削模型,用不同切削参数车削304不锈钢,得到切削参数对切削力、切削温度及残余应力分布的影响规律。研究结果表明:表面残余拉应力和里层残余压应力随切削速度的增大均先增大后减小,而随着进给量的增大,表面残余拉应力逐渐减小,里层残余压应力逐渐增大。     

58SiMn高强度钢车削表面完整性的试验研究

目的研究58Si Mn高强度钢表面完整性评价指标受切削参数影响的变化规律。方法分别设计单因素和正交试验,采用涂层硬质合金刀具对58Si Mn高强度钢进行车削加工试验,通过采集相关数据,分别讨论了切削深度、进给速度和切削速度变化对表面粗糙度、残余应力、显微硬度和表层微观组织变化等方面的影响。结果进给速度对表面粗糙度的影响最显著,切削速度次之,切削深度的变化对表面粗糙度无直接影响。已加工表面的残余应力随切削速度和进给量的增大而增大。显微硬度随切削深度的增大而减小,随进给量的增大而增大,层深上的显微硬度则呈现先减小后增大的趋势。表层微观组织受切削速度影响不大,未出现明显的相变和晶粒歪曲。结论降低进给速度是减小工件表面粗糙度最直接有效的方法,提高切削速度并不能使表面粗糙度明显减小。工件表面的轴向和切向残余应力均为拉应力,为提高零件使用性能,应采取相应的措施使之转化为压应力。     

42CrMo钢车削表面完整性研究

为了探究42CrMo钢车削表面完整性评价指标与切削参数之间的关系,采用正交试验法对42CrMo钢进行精车加工,分析了切削参数对表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响规律,并采用多元线性回归法构建了表面完整性各项指标的预测模型。结果表明:切削参数对表面完整性的影响主次顺序为:表面粗糙度:fva_p;表面残余应力:vfa_p;表面加工硬化程度:vfa_p。表面粗糙度随进给量的增大而显著增大;表面残余应力随切削速度和进给量的增大而显著增大;表面加工硬化程度随切削速度和进给量的增大而增大。表面粗糙度和表面残余应力的预测模型具有高度显著性和较好的拟合优度。     

2024铝合金铣削加工表面残余应力仿真研究

为了研究不同的铣削参数对2024铝合金铣削过程中铣削加工表面残余应力的影响,采用有限元仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中切削表面残余应力随切削参数的变化,并在相同的切削参数下进行铣削试验测量切削表面残余应力,采用正交试验和单因素试验对铣削参数进行优化。结果表明,有限元仿真的结果与试验的结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为切削速度500m/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度10mm、铣削深度0.5mm;在切削2024铝合金时,在不影响生产的条件下,采用较低的切削速度,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,得到的表面残余应力值较小。     

GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验

目的通过研究GH4169高速铣削过程中切削工艺参数对加工残余应力的影响规律,改进工艺参数的选取,提高此类零件的疲劳寿命。方法设计了GH4169高速铣削工艺参数与加工残余应力之间的单因素试验。通过仅改变一个切削参数、其余切削参数不变的方式,得到了工件表面残余应力和切削深度方向残余应力与切削参数之间的变化规律。结果铣削进给方向(x方向)和垂直进给方向(y方向)的表面残余应力主要表现为拉应力,且随着铣削深度和每齿进给量的增加而增加,随着铣削速度的增加而减小;在切削深度方向上,不同切深值所在平面的x方向和y方向的残余应力主要表现为压应力,随着层深的增加先增大后减小。残余应力峰值随铣削深度和每齿进给量的增大而增大,随铣削速度的增大而减小,残余应力最大深度基本在80μm以内。结论 GH4169高速铣削加工中,如果要获得较小的表面残余拉应力,应该选用较小的铣削深度和每齿进给量,较大的铣削速度;在切深方向,如果要获得较大的残余压应力,应该选用较大的铣削深度和每齿进给量,较小的铣削速度。反之亦然。     

300 M超高强钢车削加工表面质量

目的研究切削参数对300M超高强度钢加工表面质量的影响。方法选用硬质合金刀具车削加工300M超高强度钢,研究切削参数对表面加工硬化、残余应力及表面粗糙度的影响。通过HXD-1000显微硬度检测仪、X-350A型X射线应力测试系统、TR240表面粗糙度测量仪对实验过程进行检测分析。通过单因素试验研究影响表面粗糙度的主次因素,并通过正交试验,以进给量f、切削速度v、刀尖圆弧半径rε、背吃刀量a_p为变量建立表面粗糙度的预测模型。结果背吃刀量a_p=0.2 mm,切削速度v为60~120 m/min,进给量f为0.1~0.25 mm/r时,300M钢经切削加工后,维氏硬度在467~550HV范围内变化。切削速度从60 m/min增大至200 m/min时,表面残余应力从压应力-59.13 MPa变为拉应力257.33 MPa,次表层残余应力的最大残余压应力从-147.46 MPa增大到-422.65 MPa,并且层深至50μm左右处,工件材料的加工变质层结束。结论表面硬度随着进给量和切削速度的增大而减小,并且越往里层,硬度越低,直至达到基体的硬度。影响表面粗糙度的最主要因素为进给量,其次是刀尖圆弧半径,再次为切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响最小。建立的表面粗糙度预测模型通过了试验验证,具有很高的加工精度。     

钛合金Ti-6Al-4V纵扭超声铣削残余应力试验研究

目的 提出将纵扭超声振动和铣削加工相复合,对钛合金Ti-6Al-4V进行试验研究,探索工艺参数对加工残余应力的影响规律,实现钛合金的压应力抗疲劳制造。方法 通过试验对比分析了纵扭超声铣削和传统铣削在切削力、切削温度和残余应力的差异性。采用正交试验和单因素试验相结合的方法,同时考虑因素交互作用,研究了加工参数、冷却润滑条件以及刀具磨损对加工残余应力的影响。结果 相较于传统铣削,纵扭超声铣削能够使平均切削力降低约16.3%,切削温度降低约25.6%,表面残余压应力值增加31.3%。在所选参数范围内,径向切深对表面残余应力的影响较大（贡献率为34.1%）,而振幅影响较小（贡献率为6.5%）。表面残余压应力值随着铣削速度、每齿进给量以及径向切深的增大有不同程度的降低,随着振幅的增大有一定程度的提高。采用乳化液作为切削液能够提高加工表面的残余压应力值,而干式切削能够获得和在水、油切削液条件下相当的加工表面残余压应力值。工件表面的残余压应力值随着刀具磨损的增加而逐渐减小。结论 纵扭超声铣削能够有效降低切削力和切削温度,提高加工残余压应力值,同时选择适当的工艺参数及润滑冷却条件可进一步增大表面压应力值,可作为一种可靠的压应力制造技术。     

硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢刀具寿命研究

AISI410不锈钢广泛应用于各种工业设备的制造,如汽轮机叶片,各种泵的机械零件和蒸汽设备等。加工过程中存在着导热率低、加工硬化严重、切削力大等问题,属于典型的难加工材料。本文通过硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢正交试验,研究了硬质合金涂层刀片铣削AISI410不锈钢时刀具寿命的变化规律,归纳了相应的刀具寿命模型,并对其中的各影响因素的独立作用效果进行了分析。试验结果表明:硬质合金涂层刀片加工AISI410不锈钢时,铣削方式、每齿进给量、切削速度、轴向切削深度对刀具寿命的影响依次减小;切削速度越低,每齿进给量对于刀具寿命的影响越大;切削效率一定时,降低切削速度增大每齿进给量有利于延长刀具寿命。     

薄车削铝合金时已加工表面残留应力的实验研究

为了研究薄切削铝合金时切削用量和刀具材料对已加工表面残留应力的影响,选用两种硬质合金刀具,利用高精度专用车床进行了不同切削速度、进给量、切削深度车削铝合金的实验。实验表明,在切削速度方向,随着切削速度增大,残留应力由残留压应力逐渐渐变为残留拉应力;在进给方向,改变切削速度时,残留应力仍然是残留压应力,不存在残留拉应力;当进给量增大时,进给方向的残留压应力逐渐减小。随切削深度的由小逐渐增大,残留压应力呈现出一种抛物线变化规律,当切削深度为某一数值时,进给方向的残留压应力有一极大值。超细晶粒硬质合金刀具切削后已加工表面残留压应力,小于普通晶粒硬质合金刀具。     

304不锈钢切削加工表面显微硬度研究

难加工材料304不锈钢具有优良的综合性能,广泛应用于核电、海洋工程领域,其加工表面质量一直是研究热点。文章采用单因素切削实验方法研究硬质合金车刀切削304不锈钢的切削参数对显微硬度的影响。利用响应曲面法,分析切削参数对切削力和显微硬度的影响规律;通过仿真分析,研究切削温度与切削参数和距已加工表面深度的关系;通过分析硬化层显微结构,研究滑移线、硬化深度和显微硬度三者的关系,揭示加工硬化的变化原因。分析研究表明,增大切削速度,减小进给量,可减小切削力;切削温度随着切削速度的增加,先增加后减小,随着进给量的增加而增加;显微硬度值越大,滑移线越密集,硬化深度越深。     

纵向旋转切削加工对环形零件畸变的影响

通过旋转试验和有限元分析介绍了工件在切削加工过程中产生的畸变情况，分析了工件的装夹方式、切削速度、切削深度和进刀量对100Cr6钢环圆度的影响。通过去应力退火释放冷加工诱发的残余应力后工件的圆度与切削参数有关。另外测试了被试验环的表面残余应力，其表面残余应力与装夹方式有关。将测量的装夹力作为计算参数输入，通过有限元分析方法测试了装夹方式对工件变形的影响。协同测量结果示出了装夹方式影响工件变形的一个主要因素，表面残余应力与工件的径向变形有关，最大的拉伸应力位于夹口位置。旋转切削试验结果表明，提高切削速度圆度会稍有增加；随着切削深度的加大，圆度呈下降趋势，尽管切削力增加了；进给量的增加会导致更高的切削力，因此圆度值也增加；常规的去应力退火可使被加工环的圆度值增加。     

钛合金侧铣加工残余应力与变形研究北大核心

为研究加工残余应力对钛合金薄壁结构变形的影响,利用有限元软件建立2D切削模型,分析每齿进给量与刀具刃口半径对加工表面残余应力的影响。利用切削仿真得到的残余应力对薄壁件进行变形仿真分析;分别以每齿进给量0.06、0.08 mm进行闭腔侧铣试验。结果表明:与实测值相比,仿真表面残余应力误差约为20%、最大变形量误差约为12%。所提方法具有一定的可靠性与可行性。     

硬质合金立铣刀铣削镍基高温合金GH4169的铣削振动试验研究

在切削液条件下采用单因素试验方法,进行涂层硬质合金立铣刀铣削GH4169试验,对比分析了切削用量对铣削振动的影响规律。试验结果表明:在试验条件范围内,单因素法改变切削用量对铣削振动的影响不同,铣削振动值从大到小分别为v_x、v_y、v_z;切削速度v_c与每齿进给量f_z对铣削振动的影响较大;径向切削深度a_e对铣削振动的影响不明显;轴向切削深度a_p对铣削振动的影响显著。