切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律.研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120 m/min.     

切削用量对高效铣削高强钢切削力的影响研究

在切削速度v=100～300m/min、每齿进给量f_z=0.01～0.1mm/z、轴向切削深度a_p=1～3mm条件下,对30CrNi2MoVA高强钢进行了高效铣削试验,研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明,切削速度对切削力的变化影响不大,随切削速度的增加径向力略有增加,切向力略有减小;轴向切削深度和进给量对切削力的变化影响较大,径向力和切向力均随轴向切削深度和进给量的增大而近似呈线性增大,且增幅较大;轴向力随切削用量的变化较小,且在不同切削用量下轴向力相差不大。在试验切削用量范围内,总体表现为径向力>切向力>轴向力。     

铣削高强钢时高效余量去除的切削力研究

采用涂层硬质合金刀具对AF1410超高强度钢进行高效余量去除铣削实验,分析研究了高效余量去除铣削高强钢时切削参数及冷却条件对切削力的影响。结果表明,在干切削条件下,切削速度对切削力的影响较复杂;湿切削时,切削速度对切削力的影响较稳定;两种条件下,轴向力受切削用量影响较小。在干式切削条件下,切削深度的增加对径向力和切向力影响显著,切削力随每齿进给量的增加而增大,每齿进给量增加到0.08mm/z时,切削力有下降趋势;在实验参数范围内,湿式及干式切削均表现为径向力>切向力>轴向力,但采用干式切削且切削深度大于2mm后,切向力大于径向力。     

钛合金TC21铣削切削力预测实验研究

基于正交试验,针对钛合金TC21难加工性,研究了铣削工艺参数切削速度、每齿进给、轴向切深和径向切深对切削力的影响规律;借助数理统计和回归分析实验理论和方法,建立了钛合金TC21切削力的预测模型,并对该模型及回归系数进行显著性检验。研究表明,在高速铣削TC21钛合金过程中,切削力随切削速度的增大而减小,随每齿进给、轴向切深、径向切深的增大而增大;切削深度、每齿进给量对切削力的影响较大,切削速度和径向切深对切削力的影响不显著;经切削验证,建立的切削力预测模型是高度显著的。     

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。     

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。     

密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验研究

利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力F_x、刀轴方向分力F_z随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力F_y随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/min时切削力变化不大;切削温度受每齿进给量影响较大,且影响程度随进给量的增加而逐渐减小;随着每齿进给量f_z的增大,加工表面粗糙度值先减小后增大;在每齿进给量高于0.04mm/z时,密齿铣刀铣削TC4钛合金得到的切屑为螺卷状,且随每齿进给量的增加,切屑的曲率半径减小,随切削速度的增大,螺卷状切屑的螺距减小。     

切削用量对TC4薄壁件铣削力的影响

TC4薄壁零件刚性较低,切削力容易使工件变形。为了提高加工质量,研究了切削用量对铣削力的的影响规律,并建立了和铣削力相关的经验公式。结果表明:切削力Fx和Fy与切削速度呈负相关,而切削力Fz与切削速度呈正相关;切削力Fx、Fy随每齿进给量、轴向以及径向切削深度的增大而增大,其中对切削力影响最大的因素为径向切深。     

螺纹铣削切削力有限元分析及试验

为了研究螺纹铣削法加工钛合金螺纹时切削力随切削参数的变化规律,通过对材料本构关系、刀—屑接触及切屑分离准则进行分析,建立了能反映刀具自转、公转及轴向进给运动的三维螺纹铣削模型。利用该模型对每齿进给量和切削速度对切削力的影响进行分析,结果表明:切削力随每齿进给量的增大而增大,随切削速度增加而减小,且每齿进给量对切削力的影响较为显著。通过螺纹铣削试验对所建立的三维铣削模型进行验证,表明所建立模型的误差最大为14%,可满足实际加工需要。     

高速铣削7050-T7451铝合金表面粗糙度研究

高速铣削广泛用于航空铝合金材料的加工,以7050-T7451铝合金材料为试验对象,运用正交试验方法分析研究了铣削该铝合金材料时,切削速度、切削深度、切削宽度和每齿进给量4个因素对表面粗糙度的影响规律,并通过多元非线性回归分析得出表面粗糙度的经验公式.研究结果表明:加工表面呈交叉织网状形貌,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小,切宽对铝合金表面粗糙度的影响不明显.铣削参数对表面粗糙度的影响显著性依次为:每齿进给量fz切削速度v轴向切削深度ap径向切削宽度ae.     

钛合金TC4高速切削温度场数值仿真

利用专用有限元切削仿真软件,对钛合金TC4高速铣削温度场进行数值仿真。研究切削参数与刀具几何参数对刀具前、后刀面温度及其分布的影响规律。在设定的切削条件下,仿真结果表明:前刀面和后刀面随主轴转速、每齿进给量和径向切深的增加而有不同程度的温升,而轴向切深几乎不对切削温度产生影响;切削温度随刀具直径的增加而增加,但是随着刀具前、后角的增加,切削温度呈先增后减的趋势。     

基于正交试验的高速切削淬硬模具钢的切削力研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削切削力试验,分析了切削用量和刀具变量对切削力的影响规律,并建立了切削力的经验公式。得到如下结论:切削用量中,切削速度对切削力影响最小,进给量和背吃刀量对切削力影响较大;三个方向力中,轴向力最小,径向力和主切削力相接近,与常规切削相比,径向力偏大;小刀尖圆弧半径的PCBN刀具是进行高速切削淬硬钢时的理想刀具;经验公式预测值与实测值之间存在约5%-20%的误差。     

响应曲面法优化超高强度钢铣削加工切削参数的研究

通过试验对30CrMnSiNi2A钢高速干铣的表面粗糙度进行研究。在因子试验研究的基础上利用响应曲面法考察了切削速度、进给量、切深和切宽四个因素对表面粗糙度的影响规律并寻求最优工艺参数。结果表明切削速度对表面粗糙度值影响最大,响应曲面法用于超高强度钢的高速铣削参数优化可行有效。     

高速铣削铝衬微波印制板切削温度仿真研究

首先根据高速铣削的特点,用热源法建立了考虑切削深度影响的高速铣削铝衬微波印制板有限元模型;根据有限元模型使用ANSYS对微波印制板的高速铣削温度场进行了数值模拟;并将仿真结果与实验结果进行比较,验证了有限元模型;在此基础上讨论了进给和转速对高速铣削印制板温度场的影响。仿真结果表明：印制板的切削温度随进给速度和主轴转速的增加而增加,转速的影响更为显著,且高速铣削铝衬微波印制板时转速不宜超过16000r／min,否则会导致切削区域温度过高,影响加工质量。     

基于数值仿真技术的单颗磨粒切削机理

磨削过程是磨具表面大量形状各异的磨粒参与的多刃切削过程。单颗磨粒切削研究是认识复杂磨削作用的重要手段,但是单颗磨粒切削试验的实施和物理量的测量存在一定的难度。针对这一问题,分别建立单颗磨粒切削的物理力学模型和数值仿真模型,利用不同载荷下的划痕试验验证这两个模型的准确性。利用数值仿真技术研究不同工艺参数下的单颗磨粒切削过程,仿真单颗磨粒的耕犁和切削过程,得到不同切削速度下耕犁向切削行为转变的临界切削深度;当切削深度增加到某一个切削深度时,仿真得到的径向和切向切削力均有突然增大的趋势,同时发现低速时切削力增大的程度明显高于较高速度时切削力的增大程度;仿真得到的最高切削温度随切削深度的增加,呈现先增大后减小再增大的特点,且第一个最高切削温度峰值出现在临界切削深度附近,但是随着切削速度的降低,这个现象明显减弱,当切削速度小于600 m/min时,这个现象基本不存在;仿真得到的材料去除率随着切削深度的增加而显著增大,而且切削速度越大,材料去除率越大。     

基于Abaqus/explicit的钛合金高速切削切削力模拟研究

针对高速切削钛合金时切削力的问题,利用有限元分析软件Abaqus的Johnson Cook材料模型及Johnson Cook断裂准则,对钛合金高速切削切削力进行了仿真研究,分析钛合金高速切削加工过程中各切削参数（包括进给量、切削深度和切削速度）对切削力的影响.结果表明,切削力、进给力、单位面积切削力和单位面积进给力都随速度的增大而减小;但随着进给速度的增大,切削力和进给力都增大,而单位面积的切削力和进给力都减小.     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削力的仿真研究

应用有限元分析软件ABAQUS对Si Cp/Al复合材料薄壁件车削力进行了仿真研究,得到了切削用量对切削力的影响规律,并结合文献的实验成果对相应规律进行了分析。仿真结果表明:在Si Cp/Al复合材料薄壁件车削过程中,随切削速度的增大,三向切削分力(轴向力Fx、径向力Fy、切向力Fz)均增大,但径向力Fy增幅很小;随进给量的增大,三向切削分力都有增大的趋势;随背吃刀量的增大,三向切削分力均显著增大;背吃刀量是影响切削力的主要因素。     

Effects of Cutting Parameters on Tool Insert Wear in End Milling of Titanium Alloy Ti6A14V

Titanium alloy is a kind of typical hard-to-cut material due to its low thermal conductivity and high strength at elevated temperatures, this contributes to the fast tool wear in the milling of titanium alloys. The influence of cutting conditions on tool wear has been focused on the turning process, and their influence on tool wear in milling process as well as the influence of tool wear on cutting force coefficients has not been investigated comprehensively. To fully understand the tool wear behavior in milling process with inserts, the influence of cutting parameters on tool wear in the milling of titanium alloys Ti6Al4 V by using indexable cutters is investigated. The tool wear rate and trends under different feed per tooth, cutting speed, axial depth of cut and radial depth of cut are analyzed. The results show that the feed rate per tooth and the radial depth of cut have a large influence on tool wear in milling Ti6Al4 V with coated insert. To reduce tool wear, cutting parameters for coated inserts under experimental cutting conditions are set as: feed rate per tooth less than 0.07 mm, radial depth of cut less than 1.0 mm, and cutting speed sets between 60 and 150 m/min. Investigation on the relationship between tool wear and cutting force coefficients shows that tangential edge constant increases with tool wear and cutter edge chipping can lead to a great variety of tangential cutting force coefficient. The proposed research provides the basic data for evaluating the machinability of milling Ti6Al4 V alloy with coated inserts, and the recommend cutting parameters can be immediately applied in practical production.     

高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切削力仿真研究

切削力对工件的机械加工性和刀具磨损有重要的影响。基于有限元仿真技术,针对钛合金Ti-6Al-4V高速铣削力进行数值仿真,重点研究切削参数对铣削力的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和径向切深的增加,切削力有不同程度的增加;随着轴向切深的增加,切削力呈正比增加趋势,但主轴转速对铣削力影响并不明显。分析结果为钛合金Ti-6Al-4V高速铣削加工工艺参数优化奠定了基础。     

高速切削淬硬模具钢表面粗糙度的研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削表面粗糙度试验,分析了切削用量和刀具变量对表面粗糙度的影响规律,并建立了表面粗糙度的经验公式。表面粗糙度随着切削速度的增大而减小,随着进给量和背吃刀量的增大而增大,随着刀尖圆弧半径的增大,表面粗糙度先减小后增大。在相同条件下,陶瓷刀具加工后的工件表面粗糙度好于PCBN刀具;由表面粗糙度的经验公式可知,对表面粗糙度影响最大的因素是切削速度,其次是进给量和背吃刀量,而刀尖圆弧半径对其影响较小。