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。     

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。     

PMMA微细铣削参数优化实验研究

以聚合物微流体装置中常用的基体材料PMMA作为对象,通过高速微细铣削实验,对铣削过程中的因素参数进行优化实验研究。利用单因素实验法和正交实验法,以被加工工件的表面粗糙度为实验指标,选取轴向切深、每齿进给量和径向切深3个主要因素展开实验。实验结果表明,轴向切深a_p=15μm,每齿进给量f_z=5μm/z,径向切深a_e=0.34 mm时,可以获得最小的表面粗糙度。对表面粗糙度影响程度由大到小依次是a_p、f_z、a_e,并进一步通过实验验证。     

微细铣削力对毛刺尺寸的影响规律研究

毛刺是影响微细铣削质量和效率的关键因素之一,本文运用有限元仿真与微细铣削试验相结合的方法研究了微细铣削中轴向力与径向力对毛刺宽度的影响,并以毛刺宽度为试验指标获得轴向力与径向力对毛刺宽度的影响规律。结果表明:当微细铣削参数大于临界未变形切屑厚度时,毛刺宽度随轴向切深、每齿进给量的增大而增大;当微细铣削参数小于临界未变形切屑厚度时,毛刺宽度随轴向切深、每齿进给量的增大先增大后减小,轴向力、径向力随轴向切深、每齿进给量的增大先增大后减小。总的来讲,毛刺宽度总体趋势随着轴向力、径向力的增大而增大,在后续的微细铣削参数优化中可以将切削力作为优化指标,间接地降低毛刺尺寸。     

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。     

Study on Surface Roughness of Part in the Micro-end-milling Process

实验研究了用小型数控铣床进行微槽形工件微细端铣削过程中,不同切削条件对工件表面粗糙度的影响。通过对每齿进给量、切削速度、切削深度及刀具直径取不同的值,设计并实施了一系列微槽形工件微细端铣削实验,确定每一因素对表面粗糙度定性、定量的影响特性,分析各因素间交互作用对表面粗糙度值的影响,并确定主要影响因素。根据工件表面粗糙度轨迹特征获悉,刀具跳动不仅影响微细端铣削零件的尺寸精度,同时对零件的表面粗糙度也会造成显著影响,减小刀具跳动对改善零件表面质量意义重大。     

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。     

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。     

TC4钛合金微细铣削仿真与试验研究

钛合金由于其高的强度和耐热性、低的导热系数,在微细加工时若切削参数选择不合理容易导致切削力大、加工质量不稳定。在微细铣削加工中,由于刃口半径和尺寸效应的存在,选择合适的切削参数对于切削状态的改善有重要意义。通过仿真和试验对比分析,研究TC4钛合金在微细铣削过程中每齿进给量对切屑变形、铣削力和加工表面粗糙度的影响,以期为改善微细切削状态、提高加工表面质量提供合适的切削参数选择指导。结果表明,在使用刃口半径为2.05μm、刀具直径为1 mm的硬质合金铣刀对TC4钛合金进行微细铣削加工时,微细铣削TC4钛合金切削状态发生转变时所对应的临界每齿进给量为0.8μm/z;微细铣削时每齿进给量应大于此临界值。     

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。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线,有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型,将高温压缩实验的数据拟合,获得本构模型中的参数,结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时,随着温度的升高,摩擦因数总体上降低;而当应变速率较高时,随着温度的升高,摩擦因数先略有上升,然后急剧下降。当温度较低时,随着应变速率增大,摩擦因数显著增大,而在高温时,随着应变速率增大,摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析,认为黏着是摩擦的主导因素。     

微细加工中的微型铣床、微刀具磨损及切削力的实验研究

由于微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)在微小零件加工中存在不足,微细铣削加工作为一项补充技术正在日益受到人们的重视。介绍了研制的微型精密三轴联动立式铣床(300 mm×300 mm×290 mm)的系统构成,开发了中文控制软件并集成了视频采集系统,此设备在薄膜型工件(膜厚65 μm)的微槽加工中取得了满意的效果(膜厚方向上材料去除率90.7%,成品率大于80%)。对微径端铣刀进行了力学特性分析,并通过刀具磨损试验分析了微径硬质合金TiA1N涂层及非涂层铣刀的磨损机理。最后通过槽铣硬铝2A12的试验研究了切削用量(主轴转速、背吃刀量和每齿进给量)对微细铣削力的影响,为微细铣削切削机理的深入研究奠定了基础。     

铝合金高速切削表面粗糙度影响因素研究

为有效降低高速切削中铝合金的表面粗糙度值,通过多因素正交试验和单因素试验对各铣削参数进行研究,结果显示:各参数对铝合金表面粗糙度影响程度从大到小的顺序是:切削深度、主轴转速、每齿进给量、行距,且转速为18000r/min,每齿进给量为0.075mm,行距和每齿进给量一致,选择较小的切削深度时,在铝合金表面可获得较好的加工质量。     

The characteristics of cutting forces in the micro-milling of AISI D2 steel

The interaction effect of parameters to surface topography and cutting forces is investigated, and the magnitudes of these parameters are determined in the micro-milling of AISI D2 steel. The results show that the feed per tooth has a prominent impact on the surface topography. Due to the low feed per tooth to cutting edge radius ratio, a high surface roughness and a high amount of burrs are obtained in micro-milling. In micro cutting, the cutting forces present are small; in addition, the radial thrust cutting forces are greater than the principal cutting forces. This research proves that the micro-milling process can be applied to the manufacturing of AISI D2 steel micro parts and presents experimental evidence and possible solutions to the cutting parameters.     

Vit1块体金属玻璃微铣削表面粗糙度试验研究

为研究金属玻璃的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.5 mm的双刃硬质合金微铣刀,在Vit1块体金属玻璃表面加工微尺度沟槽结构;以试件表面粗糙度Ra值为衡量指标,利用三因素五水平正交试验方法分析主轴转速、进给速度和铣削深度对微铣削表面质量的影响。试验结果表明:主轴转速对表面质量影响最为显著,而进给速度影响较小。对影响表面质量及形貌的原因进行了深入分析,其结果对研究Vit1块体金属玻璃的微铣削加工机理具有一定的借鉴意义。     

单晶Ni3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。     

Multi-objective optimization using Taguchi based grey relational analysis for micro-milling of Al 7075 material with ball nose end mill

This study was carried out to understand micro-milling of aluminum material with ball nose end mill and consisted of four stages: experimental work, modelling, mono and multi objective optimization. In the first stage (experimental work), micro-milling experiments were carried out using Taguchi method. The effects of spindle speed, feed per tooth and depth of cut on tool wear, force and surface roughness were investigated. Cutting tools and workpiece surfaces were also inspected via scanning electron microscope. Adhesion and abrasion wear mechanisms during micro-milling of aluminum were observed. Workpiece surfaces had the accumulations of plastically deformed workpiece material due to the high ductility of aluminum. In the second stage (modelling), all data gathered in the experimental works were utilized to formulate first-order models with interaction. These first-order models with interaction could be used to predict responses in micro-milling of aluminum with a minor error. In the third stage (mono-objective optimization), responses were used alone in optimization study as an objective function. To minimize all responses, Taguchi’s signal to noise ratio was used. The effect of control factors on responses was determined by analysis of variance. In the fourth stage (multi objective optimization), responses were optimized simultaneously using grey relational analysis.     

微细铣削切削力正交实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣槽和侧铣两种工况正交铣削实验,对微细切削力进行测量和分析。深入研究了主轴转速、轴向切深、每齿进给量等工艺参数对微细切削力的影响规律,以优化加工参数,提高微铣削的加工效率和加工精度。     

An experimental analysis of process parameters to manufacture metallic micro-channels by micro-milling

Miniaturisation of products is a current megatrend, and it presents a wider range of opportunities to expand manufacturing markets. Micro-device design and manufacturing is a growing area of scientific interest for large number of industrial fields. This paper reports the characterisation of micro-milling process to manufacture micro-channels in order to understand the behaviour of process parameters when a standard milling machine is used. This study is based on micro-channel manufacturing through a set of experiments varying parameters such as spindle speed (N), depth of cut per pass (a _p), depth (d), feed per tooth (fz) and coolant application. Materials used were aluminium and copper with a hardness of 21 HRB and 72 HRB copper, respectively. Results are obtained by evaluating dimensions, shape and surface finish of the micro-channel. The use of coolant in micro-milling is found to be a relevant factor to improve micro-channel-achieved dimensions and surface finish. In general, micro-channels in aluminium were found to achieve better quality than those in copper.     

高速微铣削铝合金表面粗糙度的多指标正交试验研究

利用小型高速精密微铣削机床在6061铝合金表面加工微沟槽结构,对加工后的试件表面质量进行研究,以试件表面粗糙度Ra、Rz值为衡量指标,利用正交试验方法分析主轴转速、刀具悬伸量、进给量和轴向切深等因素对表面质量的影响。试验结果表明：试件表面粗糙度值整体变化趋势从大到小依次为中线区、顺铣区、逆铣区。主轴转速对表面粗糙度影响最显著,而其他因素随着表面质量要求的不同有所变化。综合考虑表面质量要求,最优组合为:刀具悬伸量为18mm,轴向切深为10μm,进给量为30mm/min,主轴转速为48 000r/min时,试件表面粗糙度最小,此时表面粗糙度Ra值为0.075μm,表面粗糙度Rz值为0.579μm。