铣削用量对铝合金已加工表面残余应力的影响

基于单因素试验法,在有限元分析软件DEFORM-3D中模拟了硬质合金刀具铣削7075-T6高强度铝合金的加工过程,获得了不同的铣削用量对已加工表面残余应力的影响规律。结果表明,随着主轴转速、每齿进给量和切削深度的增加,工件表面的残余应力有不同程度地增大;而切削宽度的变化对表面残余应力影响不太显著。研究结果为分析7075铝合金零件后续的加工变形和表面质量奠定了扎实的基础。     

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。     

CVD金刚石刀具的微细铣削仿真及试验研究

为研究切削参数对CVD金刚石微铣刀切削性能的影响,运用扩展有限元法对CVD金刚石微刀具的铣削加工和刀具损伤应力进行仿真模拟,研究了铣削加工后工件的表面粗糙度随切削参数的变化规律,分析了切削参数对微铣刀失效的影响,并通过试验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明:在CVD金刚石微铣刀加工TC4钛合金时,铣削深度和每齿进给量的增加不利于工件加工质量的改善;铣削速度增加对工件加工表面粗糙度影响较小;铣削深度是影响刀具失效的主要因素,铣削速度和每齿进给量是影响刀具失效的次要因素。     

基于振动信号控制的水室封头铣削加工工艺的优化

水室封头部件是蒸汽发生器的关键部件,关系到核电发电效率及安全性。水室封头铣削加工的工况为大悬深量、大进给量、轴向切削深度大,产生较大的切削力,导致主轴-刀具系统产生非常大的振动,进而造成工件表面质量和刀具寿命降低。针对上述问题,对铣削水室封头的工艺进行优化,减少了铣削过程的振动,从而提高型面加工精度。采用正交实验分析切削参数对X方向切削振动的影响,分析得出轴向切削深度是影响铣削振动的主要因素,每齿进给量次之,主轴转速影响最小的结论。优化后的切削参数是轴向切深为1.5mm,每齿进给量为0.8mm/z,主轴转速为500r/min。     

基于ABAQUS/Explicit的AZ31b镁合金微铣削三维仿真研究

传统铣削仿真往往基于宏观建模而忽略了切削刃钝圆半径,对于微切削过程中出现的尺度效应以及最小切削厚度等特有现象无法进行准确描述,与实际加工差距较大。本文利用有限元软件ABQUS/Explicit对AZ31b镁合金材料微铣削过程进行三维变切削厚度仿真,采用ALE自适应技术控制网格畸变过大问题,进而获得了反映尺度效应的微铣削模型,并研究了主轴转速、铣削深度、每齿进给量对于铣削力的相关影响。     

7075铝合金铣削参数优化仿真研究

为了研究不同铣削参数对7075铝合金铣削过程中铣削力和铣削温度的影响,进行铣削参数优化。采用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,研究铣削过程中铣削力和铣削温度的变化,并在相同的切削条件下进行铣削试验测量铣削力,通过正交试验和单因素试验进行铣削参数优化。结果表明,有限元仿真结果与试验结果数据相近,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主轴转速6000r/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度2mm、铣削深度0.5mm;铣削7075铝合金时,在不影响生产的条件下,应采用较高的主轴转速,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,铣削温度随每齿进给量、主轴转速和铣削宽度升高而变大,铣削深度对铣削温度的影响极小。     

GH4169铣削残余应力研究及工艺参数优化

GH4169材料在航空、航天热端部件的制造中应用较多,为了改善GH4169材料的工件疲劳寿命、提高加工效率,文章设计了GH4169铣削工艺参数与工件表面残余应力之间的正交试验。通过试验,建立了铣削参数与铣削表面残余应力之间的经验公式,分析了铣削参数对铣削表面残余应力的影响规律。另外,应用遗传算法,以铣削表面残余应力、材料切除率的期望值为优化目标,对铣削参数进行了多目标优化,并对优化结果进行了试验验证。结果表明：切削速度对X、Y向残余应力的影响是最主要的,每齿进给量对于X向残余应力的影响次之,对于Y向残余应力的影响最小;切削深度对于X向残余应力的影响最小,对于Y向残余应力的影响次之;较小的切削速度和较大的每齿进给量有利于获得期望的表面残余应力,切削深度的变化对残余应力的影响较小;优化的铣削参数组合为：vc=26.64 m/min,ap=0.45 mm,fz=0.10 mm/z,ae=0.25 mm,可以降低GH4169材料表面残余拉应力,提高切削效率,为GH4169零件铣削参数的选取提供依据。     

SiCp/Al轴向超声振动微铣削的切削特性试验研究

针对SiCp/Al复合材料微铣削刀具易磨损、难以获得高质量加工表面的问题,对40%体积分数的SiCp/Al复合材料采用轴向超声振动进行辅助微铣削,根据轴向超声振动微铣削的切削特点,通过试验研究铣削力信号的幅频特性,三向切削力随主轴转速、切削深度和每齿进给量的变化规律,并与普通微铣削进行和对比。结果表明:采用轴向超声振动辅助微铣削,三向铣削分力都呈现出随主轴转速先增大再缓慢减小的趋势,可使3个方向的铣削力减小10%～50%。     

钛合金高速铣削加工的有限元模拟与分析

采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型,模拟了钛合金Ti6Al4V高速铣削切屑的形成过程,得到了铣削过程的温度分布云图,分析了切削过程中残余应力的分布,并提出了采用有限元仿真铣削工件表面的位移大小,把表面的轮廓算数平均偏差作为表面粗糙度评定参数的方法。结果表明:切屑区最高温度出现在距离刀尖0.01~0.03 mm的刀-屑接触处,当主轴转速为9 500 r/min时,温度有所下降。工件的残余应力在表层由拉应力迅速的转变为压应力,在100~200μm之间出现残余压应力的最大值。当主轴转速为9 500 r/min,每齿进给量为0.02 mm时,表面粗糙度取得最小值。     

基于ABAQUS的TC4钛合金微铣削有限元仿真

当实际切削用量减小到微米级别时，传统铣削仿真无法对微铣削表现出的尺度效应和最小切削厚度等现象进行准确描述。以TC4钛合金为研究对象，建立考虑应变梯度理论修正的Johnson-Cook本构模型，采用ALE自适应技术控制网格畸变过大的问题，运用ABAQUS有限元软件对微铣削加工过程进行有限元模拟，获得反映尺度效应的微铣削模型，进而分析刃倾角和切削刃钝圆半径对切削过程的影响，以及主轴转速和每齿进给量对铣削力的影响，揭示了微切削区域塑性变形规律。