可转位球头立铣刀最大进给量算法

基于可转位球头立铣刀的几何造型，建立了最大进给量计算的数字模型。该模型可容易地计算出使用该种刀具加工时的最大进给量，从而避免了刀具的损坏，并保证了被加工件的表面质量。     

带断屑槽的硬质合金刀具干车削40Cr钢的切削性能

采用带断屑槽的硬质合金刀具干车削40Cr钢,研究了此种刀具车削40Cr钢,刀具前后刀面的磨损机理,分析了切削参数(切削速度和进给量)对刀具寿命和切削温度的影响.结果表明:此种硬质合金刀具干车削40Cr钢的磨损机理为剥离磨损、粘结磨损、氧化磨损和微崩刃;随着切削速度的增加,刀具磨损率降低;低速时切削速度的增加,提高了切削温度,当切削速度大于120m/min时切削温度随之降低;进给量的增加,能够提高刀具断屑槽的利用率,减小切屑对刀具主切削刃的正压力,降低切削温度,改善进给量的增加对刀具寿命的影响.     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

硬质合金涂层刀具铣削SiCp/Al复合材料刀具磨损研究

SiCp/Al复合材料因含有大量SiC硬质颗粒而使其切削加工性较差。针对该材料的高速高效加工问题,利用硬质合金涂层刀具对体积分数为20%的SiCp/Al复合材料进行面铣,通过单因素实验,研究了切削速度、进给量和轴向切削深度对刀具前刀面和后刀面的磨损过程的影响,以及刀具磨损萌生、扩展演化规律。结果表明:在硬质合金涂层刀具精加工SiCp/Al复合材料过程中,刀尖与工件表面的接触先是凸圆弧面接触,然后变成凹圆弧面接触,最后变成平面接触;刀具磨损随切削速度和轴向切深的增大而增大,而随进给量的增大而减小;硬质合金涂层刀具失效的原因主要是后刀面的耕犁磨损,后刀面最大磨损量VB_(max)超过了0.6 mm,而后刀面磨损的主要原因是磨粒磨损和涂层剥落。     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

GH4169高速切削刀具耐用度及给定约束参数优化方法研究

针对难加工镍基高温合金材料GH4169切削过程中的加工效率低下、刀具耐用度差等问题,新型PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具进行了高温合金GH4169高速铣削正交试验,研究了TiAlN涂层刀具高速铣削GH4169过程中的刀具耐用度.另外,应用退火罚函数遗传算法建立了以最大切除率为目标函数,以给定刀具寿命为约束条件的切削参数优化数学模型,得到了刀具寿命T≥30min条件下,切除率最大的最优参数组合,并进行了试验验证.研究结果表明:高温合金GH4169高速铣削过程中,切削速度对刀具寿命的影响非常明显,进给量及切削深度的影响较小;应用退火罚函数遗传算法建立的切削参数优化模型能在给定约束条件下明显提高加工效率,为现实加工过程中的参数优化提供了一种新方法.     

TiAlN涂层硬质合金刀具大进给铣削高温合金的加工性能评价

大进给铣削是一种高效加工方法,在提高难加工材料的加工效率方面具有显著优势。采用可转位的Ti Al N涂层硬质合金刀具对GH4169进行了大进给铣削试验,研究了切削速度、每齿进给量以及刀具磨损对切削力的影响规律,并通过对后刀面磨损区域微观形貌和能谱分析,研究了刀具磨损机理。结果表明:每齿进给量对切削力的影响最显著,刀具磨损对轴向切削分力的影响非常显著,在刀片磨钝过程中,轴向切削分力由854 N增大至1 863 N;切削速度对刀具寿命的影响最显著,切削速度增大至110 m/min时,刀具寿命仅有2 min;通过刀具后刀面磨损区域的能谱分析,在切削刃附近发现大量Ni、Fe、Cr等GH4169材料元素,刀具的主要磨损形式为黏结磨损和由热裂纹引起的材料剥落及崩刃。     

冷滚打花键表面轮廓精度的研究

为降低冷滚打花键表面轮廓最大高度Ry,提高冷滚打花键表面质量,基于花键冷滚打成形原理,阐述了冷滚打花键表面微观形貌形成机理,建立了表面轮廓最大高度的计算模型。通过分析冷滚打花键齿底到齿顶表面轮廓高度的变化规律,得到了进给量及花键规格相关参数(模数、齿数)与表面轮廓最大高度的关系。研究表明,在同一波谷到波峰的区间内,从齿底到齿顶,表面轮廓最大高度随进给量的增加而增大,且增加的速率逐渐增大,随齿数的增加而减小,且减小的速率逐渐减小,随模数的增加而增加,且增加的速率由大变小;进给量对表面轮廓最大高度影响程度较大,模数、齿数对表面轮廓最大高度的影响程度较小。通过花键冷滚打实验,验证了进给量对表面轮廓最大高度的影响规律,实验结果同时也说明表面轮廓最大高度计算模型的正确性。     

切削用量的最优化

本文提出了直接计算最优解的简便算法,它将在若干约束条件下使切削加工中进给量与转速乘积达到最大。     

汽车刹车片加工专用涂层刀具性能试验研究

汽车刹车片材料属于耐磨材料,用普通硬质合金刀具加工汽车刹车片时,由于刀具容易磨损,需频繁换刀,致使生产效率低、生产成本大大增加。金刚石涂层刀具具有良好的切削加工性。为了优化汽车刹车片的制备刀具,采用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对汽车刹车片进行钻削试验,对比分析了2种刀具的轴向力、扭矩与转速和进给量的关系及刀具的磨损情况。     

基于人工神经网络的磨料水射流切削工艺建模

磨料水射流（AWJ）切割工艺已经被遍及世界的许多车间所采用，其优点广为人知。为了进行精密加工，如精密切割、铣削、钻孔和磨削等，必须精确预测AWJ的侵蚀深度。文章基于人工神经网络（ANN）对AWJ切割工艺进行建模。模型采用三层结构，输入变量有水射流压力、水喷嘴直径、磨料粒子粒度（直径）、磨料流量和切割头进给速度。输出量为AWJ的切割深度。样本数据在JJ-Ⅰ水射流切割机床上实验获取，A3钢样板作为切割试件。采用改进的BP算法和样本数据对建立的人工神经网络进行训练。训练好的网络以一定精度建立了AWJ切割工艺中各参数之间的映射关系。所建模型可以精确预测AWJ的切深。将该模型集成到AWJ切割机床的计算机数控器中，可以实现AWJ精密加工。     

基于虚拟加工的数控车削过程优化

为了优化车削加工过程,提高加工效率,提出基于虚拟加工技术预测实际切削参数,采用数控程序优化实现数控切削过程优化的方法.应用轮廓多边形的工件模型表示法,研究车削过程中瞬时切削深度和切削速度的获取算法,进一步利用优化算法和数控程序修正,实现数控车削过程的优化.实际切削实验和分析对比表明:加工时间显著缩短,充分利用了机床加工能力,优化后的切削过程得到了改善,提高了加工效率。     

Adaptation of feed rate for 3-axis CNC high-speed machining

To improve the efficiency of CNC machining,assumptive transit circular arc is used to contour two adjacent moves together on the corner to make smooth paths. The radius of transit circular arc can be adjusted with contour accuracy,and the feed rate on the corner can be controlled through limiting the maximum feed rate of transit circular arc segment. A look-ahead algorithm for a series of moves is proposed for speed adjustment in advance,which avoids the occurrence of overload of cutting tool on the corner and reduces the servo track error of parts on the corner or of circular arc move. Equivalent trapezoidal velocity profile is used to analyze the speed of S-curve velocity profile and work out its accurate interpolation,which overcomes the disadvantage of looking up table to calculate feed rate approximately,hence high accuracy and fine surface quality can be obtained while the machining speed is high. The proposed methods can meet the requirements of real-time analysis of high-speed machining. The presented algorithm is effective and has been adopted by CNC system of newly developed high-speed milling machine.     

Experimental Study of Machinability in Millgrinding of SiCp/Al Composites

An attempt was made to investigate the machinability of Si Cp/Al composites based on the experimental study using mill-grinding processing method. The experiments were carried out on a high-speed CNC machining center using integrated abrasive cutting tool. The effects of combined machining parameters, e g, cutting speed(vs), feed rate(vf), and depth of cut(ap), with the same change of material removal rate(MRR) on the mill-grinding force and surface roughness(Ra) were investigated. The formation mechanism of typical machined surface defects was analyzed by SEM. The experimental results reveal that with the same change of material removal rate, lower mill-grinding force values can be gained by increasing depth of cut and feed rate simultaneously at higher cutting speed. With the same change of MRR value, lower surface roughness values can be gained by increasing the feed rate at higher cutting speed, rather than just increasing the depth of cut, or increasing the feed rate and depth of cut simultaneously. The machined surface of Si Cp/Al composites reveals typical defects which can influence surface integrity.     

涡旋曲面铣削加工工艺改进

涡旋线是一种曲率在时刻变化的复杂曲线,涡旋面铣削加工中,动态前后角、切削层厚度(切深)以及切削力都随之变化,如果切削用量设计不当,将使动态切削状态恶化,严重降低刀具寿命,影响加工效率,这些影响切削性能的因素都与进给量直接有关。当曲率增大,切深加大,动态后角变小,以及切削力增加,这种现象明显地表现在涡旋曲线接近中心的部位,往往导致刀具急剧磨损以致断裂,严重影响生产率。因此涡旋曲面铣削加工进给率计算必须考虑其曲率的变化,但通常是根据经验按曲率的变化分段安排进给率,不是以精确计算为依据。为了改进涡旋曲面铣削加工工艺,本文工作结合涡旋压缩机主体涡旋盘常用的涡旋线建立数学模型,计算单位时间进给的切削层厚度,提出进给率优化方法,并利用Weilenmann方法计算相应的切削力,参照工艺性和经济性的要求、改善现行的涡旋加工工艺。     

正交车铣运动轨迹的研究

为了研究正交车铣加工时轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响,通过对正交车铣运动过程的分析,在建立了正交车铣加工刀具运动矢量模型的基础上,应用高级计算机语言编程和实际运行,对其运动轨迹进行了仿真．通过对仿真图形和正交车铣加工实验结果的综合分析比较,归纳总结了轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响．结果表明,减小铣刀的轴向进给量、增加铣刀与工件的转速比,均可减小被加工表面粗糙度,提高表面加工质量,而偏心量的变化对被加工表面粗糙度的影响很小．     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型.考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得了稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式.对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果.     

镁合金低温切削性能及工艺参数优化

为改善镁合金的切削加工性能及加工表面完整性,优化切削加工工艺参数,基于拟水平法设计了四因素四水平正交车削试验,研究切削三要素以及切削介质（常温干切、液态二氧化碳和液氮）对ZK61M镁合金车削加工表面完整性的影响规律。实验结果表明：切削深度对切削力的影响最显著,进给量次之,切削速度的影响较小,低温切削能降低切削力,但对切削力的影响不显著;进给量对表面粗糙度和残余应力具有显著影响,随着进给量增大,表面粗糙度增大,并引入表面残余拉应力;冷却介质对表面粗糙度和表面残余应力具有次显著影响,相比于常温切削,采用低温切削能有效降低加工表面粗糙度,细化表层晶粒,增大表面残余压应力,同时,采用液态二氧化碳作为冷却介质的效果优于液氮。基于灰色关联分析得到ZK61M镁合金低温切削的最优工艺参数：v_c=100 m/min,f=0.05 mm/r,a_p=0.4 mm,采用液态二氧化碳作为冷却介质。用关联分析结果建立了工艺参数与加工质量间的响应预测模型,平均误差为7.93%。     

Multi-objective Optimization in the Milling of Titanium Alloys Using the MQL Technique

The process for face milling of (α β) titaniwn alloy while using minimum quarttity librication (MQL) as the cooling technique was optimized by using of the Taguehi method to improve characteristics. The cutting speed, feed rate, and depth of cut were optimized with consideration of multiple performance characteristics including tool life, volume removed and surface roughness. The experimental results show that the nudtiple performance characteristics can be simultaneously improved through this approach, and the feed rate is the most influential cutting parameter in the face milling of titanium alloys.     

轴承淬硬钢硬车残余应力有限元仿真分析及实验验证

高速、小余量、硬车削是轴承淬硬钢加工的重要发展方向。为了研究小进给条件下轴承淬硬钢硬车加工后表层残余应力的分布问题,采用二维有限元方法对轴承淬硬钢AISI 52100硬车加工过程进行了仿真,获得了加工后材料表层残余应力。基于Konti Cut用户子程序对稳态切削过程进行建模,并对加工后的表面残余应力进行了预测。通过不同加工参数下的残余应力仿真与实验对比,得出仿真与实验预测趋势基本一致的结论,在工件表层0.02～0.06mm以上形成了较大数值的残余压应力。