高速铣削GH3039高温合金的切削用量研究

GH3039是一种镍基高温合金,对其切削加工时会产生很大的切削力,以至于对刀具磨损、加工精度和生产效率等均产生很大的影响。针对上述问题,提出使用硬质合金刀具来加工这种材料,利用线性回归方法,建立GH3039高温合金的铣削力模型,并通过极差分析得到合理的切削用量,为GH3039高温合金的实际铣削加工提供参考依据。     

激光加热辅助铣削高温合金GH4698试验研究

激光辅助铣削(LAML)技术是难加工材料的有效加工方法,通过激光照射可提高材料的温度,改善其加工性能。本文通过对高温合金GH4698材料进行激光辅助铣削试验研究,分析了激光与工艺参数对切削力、刀具磨损及已加工表面质量的影响规律。结果表明,激光辅助铣削可以在不改变GH4698的组织结构及材料性能前提下降低切削力和刀具磨损,提高加工质量。     

GH4169高温合金球头铣刀铣削有限元仿真分析

GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模拟仿真,研究GH4169高温合金材料在球铣削过程中的切削力、切削温度、等效塑性应变和应变率的变化与分布规律,并对比分析仿真结果与试验结果的差异。研究结果表明,仿真模型的预测结果与试验测量结果有较好的一致性,所构建的铣削有限元仿真模型为球头铣刀的铣削加工提供了可参考的切削要素。     

基于响应曲面法的GH4169镍基高温合金干车削参数优化试验

GH4169镍基高温合金具有优异的高温强度、塑性、耐腐蚀性和抗疲劳性能,广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机的涡轮叶片等高温部件,而其热导率低、导热性差、加工硬化倾向大,是典型的难加工材料。采用正交试验法和响应曲面法,研究了涂层硬质合金刀具干式车削GH4169镍基高温合金的切削力和已加工表面粗糙度。通过正交实验研究了加工参数对切削力和已加工表面粗糙度的影响;通过回归分析建立了加工参数与切削力、已加工表面粗糙度的回归方程,并揭示了切削力、表面粗糙度与切削参数的响应关系;基于正交试验数据,通过多目标规划,优化得到了涂层刀具车削加工GH4169镍基高温合金的切削参数。     

氮化硅铣刀角度对镍基高温合金切削力的影响

GH4169镍基高温合金属于难加工材料,为模拟其粗铣加工过程的切削力,在UG软件中建立不同前角、后角以及螺旋角的平头立铣刀模型,选择合适的铣削参数,采用正交试验法在ABAQUS软件中对氮化硅陶瓷铣刀铣削GH4169镍基高温合金过程进行仿真,探讨了铣刀几何角度对铣削力的影响规律,并获得了适合粗铣加工的铣刀角度组合。结果表明,螺旋角对铣削力影响较大,进给抗力随铣刀径向前角增大而减小。     

硬质合金立铣刀螺旋角对切削性能的影响

利用单因素试验法,在高温合金(GH4169)的铣削加工中,分析了硬质合金立铣刀螺旋角对切削力、已加工表面粗糙度、刀具寿命和失效形式的影响。掌握了立铣刀螺旋角对切削性能的影响,优选出在高温合金精铣加工中较为合理的刀具螺旋角。     

基于灰关联法的GH4698铣削加工参数优化

以高温合金GH4698为研究对象,通过田口方法设计实验方案,应用灰关联分析法,考虑切削力、切削温度和材料去除率为目标,对切削速度、切削深度和每齿进给量等铣削加工参数进行多目标优化,计算并分析灰关联系数和灰关联度,得到最佳切削参数组合。对优选的最佳参数组合进行实验验证,结果表明切削参数优化组合获得的切削力、切削温度和材料去除率等指标综合处于最佳状态,对比灰关联度预测值和实测值,误差小于5%。该方法能用于铣削过程的预测和控制,为铣削镍基高温合金工艺参数优化提供可靠依据。     

镍基高温合金Waspaloy铣削仿真研究

针对Waspaloy镍基高温合金难加工、效率低以及切削过程中难以直接获得观测数据的问题,基于AdvantEdge仿真平台建立了三维铣削模拟模型,分析切削力、切削温度以及刀具磨损的最佳铣削参数.结果表明:采用大的主轴转速n和小的每齿进给量fz以及小的铣削深度ap可以获得更小的切削力;铣削温度与n、fz、ap成正比;铣削力...     

高效铣削镍基高温合金GH4169的有限元数值模拟

在DEFORM软件中,根据实际加工情况建立整体硬质合金立铣刀加工镍基高温合金GH4169的三维有限元仿真分析模型。针对镍基高温合金GH4169加工效率低和切削刃磨损严重的问题,采用单因素试验法仿真探讨了切削用量(v、f_z、a_p、a_e)对切削力和切削温度的影响规律。获得了能有效提高镍基高温合金GH4169加工效率的切削用量,为实际加工中实现高效铣削镍基高温合金切削用量的选择提供依据。     

镍基激光熔覆合金涂层高速铣削切削力试验研究

为研究高速铣削镍基激光熔覆合金涂层切削加工性能,探明高速铣削时铣削参数对切削力的影响规律。以Q690为基材,镍60合金粉末为熔覆材料制备铣削试件。采用硬质合金立铣刀对熔覆合金涂层进行高速铣削试验,利用单因素试验法,研究分析高速铣削下铣削深度、进给速度和主轴转速对镍基熔覆合金切削力的影响规律。结果表明,高速铣削镍基熔覆合金时径向切削力F_x、轴向切削力F_z和主切削力F_y均随铣削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小;三个方向的分力中主切削力F_y最大;三个铣削参数对切削合力F_合的影响显著性为切削深度a_p>进给量v_f>主轴转速s。     

高温合金蜂窝芯高速铣削材料去除机理与损伤行为

高温合金蜂窝芯材料具有高比刚度、轻质和能量吸收特性好等优异性能,被视为下一代高超声速飞行器热防护结构极具潜力的材料。高速铣削是高温合金蜂窝芯零件成型过程中重要的减材制造工艺,在蜂窝芯材料高速铣削时,蜂窝芯材料面内刚度低且高温合金塑性好,较小的切削力就会使蜂窝壁产生较大的塑性变形,导致蜂窝芯加工精度较低、加工损伤难以控制,对后续焊接、装配等工序产生不利影响。基于有限元仿真对蜂窝壁切削材料去除机理进行了深入研究,探索了铣削参数、刀具类型和铣削方式对铣削过程中铣削力和加工损伤的影响。研究结果表明,蜂窝壁切入角是影响蜂窝芯材料切削加工过程中瞬时应力分布和成屑机理的关键性因素。得到了铣削参数、刀具类型和铣削方式对高温合金蜂窝芯加工过程中加工损伤的影响规律。对于铣削参数,过大的进给量会导致芯格变形等加工损伤,降低切削速度会提高微小毛刺等加工损伤发生的频率;本文采用的三种刀具的对比结果表明,立式铣刀加工质量最好。插铣方式会产生明显的轴向冲击,而侧铣方式可以有效避免轴向冲击。研究成果为高温合金蜂窝芯低损伤高性能加工提供了理论依据和工艺技术储备。     

K24镍基高温合金切削性能试验研究

针对K24铸造镍基高温合金的特点,设计了合理的正交切削试验方案,通过铣削和钻削试验研究了K24高温合金的切削力、表面加工质量和刀具磨损等方面的切削性能,并给出了铣削力、钻削力和转矩的经验公式.研究工作对该材料加工过程中的切削用量、冷却液和刀具几何参数等的选择具有指导和参考意义.     

单板层积材铣削切削力试验研究

研究了不同切削方向,不同铣削参数对单板层积材铣削过程中切削力的影响规律,从而为实际加工提供指导。试验结果表明,在一定铣削参数下,单板层积材纵向铣削和横向铣削时,纵向铣削的主切削力比横向铣削的主切削力大;切削速度对主切削力影响不是很明显;主切削力都随切削深度增大而增大,并得出了各自的主切削力与切削深度的线性回归方程,为实际切削加工提供了可供参考的经验公式。     

基于量热法与温度补偿技术的镍基合金切削热分配试验研究

设计量热法试验,测量了高速铣削镍基合金时切屑带走的热量,并对热量损失进行了补偿。通过测量切削力,得到主切削力的功率,并计算了不同切削速度下切屑与切削力的功率比。试验表明:随着切削速度的增加,切屑与切削力的热功率比也增加,切屑带走的热量增多;镍基高温合金切削时的切削热分配与碳钢切削时的切削热分配相比,其切屑带走的热量比例要小得多,相应地传入刀具的热量比例会比较高,这就会使得镍基高温合金在切削加工时会产生比较高的切削温度,刀具磨损也要严重的多。     

GH4169镍基高温合金铣削过程数值模拟

针对GH4169镍基高温合金难加工、效率低以及切削过程中难以直接获得观测数据的问题,基于ABAQUS仿真平台建立了三维铣削数值模拟模型,在此基础上设计了切削参数正交试验以及基于刀具螺旋角和径向前角的单因素试验,分析了不同切削参数对切削力和切削温度变化规律的影响。结果表明:采用大的切削速度和轴向切深以及小的进给量可以获得更小的切削力和更低的切削温度,提高铣削效率;优化结构后的刀具在相同的切削参数下可以获得更小的切削力和更低的切削温度。     

超声振动铣削陶瓷基复合材料切削力模拟研究

针对陶瓷基复合材料在加工过程中易出现毛刺、分层、崩边等加工问题,提出超声振动切削方法加工陶瓷基复合材料并进行了铣削过程的有限元模拟分析。给出了主轴转速、进给速度对铣削过程中各向切削力的影响,对比分析了超声振动铣削加工与普通铣削加工的切削力波形曲线。结果表明,两种加工方法各向切削力均随主轴转速的增大而减小,进给速度的增大而增大,但当主轴转速达到4000r/min时,超声作用消失,超声振动切削力与普通铣削切削力相当;同时,超声振动铣削加工条件下各向切削力峰值都明显低于普通铣削切削力,平均切削力更是有大幅度降低,超声振动切削方法更适合加工陶瓷基复合材料。     

高速铣削GH4169镍基高温合金切削温度的研究

为了研究GH4169镍基高温合金在高速铣削过程中不同切削用量对切削温度的影响,采用正交试验法对其进行切削仿真,并对铣削加工仿真结果进行分析,得到切削用量与切削温度的关系。为验证仿真结果的合理性和准确性,进行了GH4169镍基高温合金高速铣削加工试验,对比分析高速铣削试验和高速铣削加工仿真的结果,验证GH4169镍基高温合金高速铣削仿真模型的准确合理。在已确定的加工仿真模型基础上进行单因素试验,研究不同切削用量对切削温度的影响。结果表明：在切削速度、每齿进给量和背吃刀量均增大的条件下,铣削温度都逐渐上升,但增长速率呈下降趋势。     

异种材料微尺度铣削力试验与对比分析

在传统切削研究中,工件材料通常是均匀和各向同性的,但当切削过程从宏观尺度变化到介、微观尺度时,微铣削加工中起主要作用的因素与宏观铣削加工相比有很大不同。因此,微细铣削的研究必须考虑工件材料的影响。本文从理论上对螺旋微立铣刀受到的铣削力机理进行了分析,采用试验方法对微铣削不同工件材料时的微铣削力进行对比研究。在微铣削加工中,切削力随着微刀刃切入角度的变化而变化,其中微切削力的计算采用平均力。试验考虑主轴转速n、进给速度Vf、轴向切深ap以及不同工件材料对微切削力的影响,工件材料选择铝合金5083-O和6082-T6、钛合金Ti6Al4V、45钢、不锈钢304、工具钢SKH-9。试验结果表明:微铣削加工过程中的微切削力受铣削参数和加工材料影响,其中硬度、塑性越大的材料,切削力越大,材料的导热率越小,其微切削力越小。     

高速铣削瞬时动态切削力参数辨识

针对高速铣削中铣削力动态特性复杂难以预测、影响加工精度与功率消耗等问题,建立基于力学分析的铣削力模型,综合名义切削力、刀具偏心跳动引起的切削力以及瞬时平均切削力等切削力三大组成要素提出切削力系数与瞬时切削力参数辨识方法.以圆柱立铣刀顺铣加工为例,验证该辨识方法的可行性,为精确把握高速铣削加工动态特性提供实践参考.     

航空结构件充满挑战的加工领域

对难加工材料,如航空业常用的钛合金进行加工时就其自身而言是一种挑战。提高加工高温合金的生产率意味着在较低切削速度和较大切削力时实现最大金属去除率。机床制造商通过专业铣削和车削中心来应对这一状况,这些可以改善主轴和大型机床结构以提高刚性和减小振动,