微织构球头铣刀铣削钛合金表面粗糙度预测

为了研究微织构球头铣刀铣削钛合金加工表面的表面粗糙度,采用正交试验法,进行了微织构球头铣刀铣削钛合金的试验,得出了微坑织构参数与表面粗糙度之间的变化规律并分析了影响机理。利用极差分析法确定了各因素对表面粗糙度影响的主次顺序。通过回归分析原理,建立了表面粗糙度预测模型。统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型是显著的。并对表面粗糙度的预测值与试验观测值进行了对比,证实了模型的可靠性。     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.     

球头铣刀最优微织构参数确定方法

为了研究微织构对球头铣刀切削加工性能的影响规律,完成微织构参数的优化,依据粘结摩擦理论研究了微织构刀具的减磨抗磨机理,采用实验验证的方法,验证了微织构刀具具有减磨抗磨特性。采用DEFORM-3D有限元软件进行了不同织构参数刀具的铣削仿真,得出了刀具微织构参数的合理范围。根据仿真得到的参数范围,设计正交试验优化出球头铣刀最优织构参数组合为D=50μm、H=25μm、L_1=130μm、L_2=110μm。     

表面微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响

为了分析微坑织构对球头铣刀片的应力与变形的影响,利用DEFORM-3D有限元分析软件对钛合金TC4进行了动态仿真,得到了X、Y、Z方向的切削力.将切削力施加在球头铣刀片相应的接触区域上,借助ANSYS进行静力仿真,分析了微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响,并采用正交试验和极差分析法优化织构参数.结果表明,微坑织构可以增大铣刀片的等效应力,并减少铣刀片变形;织构参数对结构强度影响顺序为:间距直径距刃深度.     

铣刀片槽型优化系统的开发

在可转位铣刀片槽型和温度场的研究过程中,为了获得切削性能优良的可转位铣刀片和对铣刀片槽型进行实时优化,进行了铣削试验;基于模糊数学理论进行了铣削温度场的模糊综合评判,以模糊综合评判的结果为驱动和刀片性能评价依据;基于遗传算法提出了铣刀片槽型的优化算法.利用Visual C++开发平台和OpenGL技术开发了槽型优化设计系统,对铣刀片槽型优化问题进行了系统的研究.论文的解析方法和研究结果,在提高计算精度和计算效率的基础上,对铣削温度场解析、铣刀片性能评价和铣刀片的优化设计,具有重要的参考价值和应用价值.     

球头铣刀切削力的预报

针对球头铣刀铣削特点,采用微分化方法建立了球头铣刀切削力数学模型．通过对球 头铣刀铣削微元切削层参数的描述,分析了切削层厚度对球头铣刀主切削力的影响．为实现球 头铣刀切削力的准确预报及铣削工艺参数的优化奠定了基础．     

基于球头铣刀刀具姿态的铣削稳定性影响机理分析

铣削颤振不仅会导致加工零件表面产生振纹，降低加工零件的表面质量，而且会加剧刀具的磨损和降低机床的寿命.针对加工过程中球头铣刀的刀具姿态对颤振的影响，构建刀具姿态影响下的铣削动力学模型，运用三阶牛顿-埃尔米特插值全离散法对铣削动力学模型进行求解，得到系统状态转移矩阵.用Floquet理论判断铣刀在不同刀具姿态下的铣削稳定性，构建球头铣刀的刀具姿态稳定性预测图.试验确定水平向上走刀方式稳定性最好，工件表面粗糙度最低，验证了稳定性预测图的有效性.     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

铣刀片槽型优化系统的开发

在可转位铣刀片槽型和温度场的研究过程中，为了获得切削性能优良的可转位铣刀片和对铣刀片槽型进行实时优化，进行了铣削试验；基于模糊数学理论进行了铣削温度场的模糊综合评判，以模糊综合评判的结果为驱动和刀片性能评价依据：基于遗传算法提出了铣刀片槽型的优化算法．利用Visual C^＋＋开发平台和OpenGL技术开发了槽型优化设计系统，对铣刀片槽型优化问题进行了系统的研究．论文的解析方法和研究结果，在提高计算精度和计算效率的基础上，对铣削温度场解析、铣刀片性能评价和铣刀片的优化设计，具有重要的参考价值和应用价值。     

Ti-6A1-4V微铣削表面完整性研究

为研究高强金属材料Ti-6A1-4V微铣削加工的表面完整性,利用直径为1mm的四刃微铣刀,分别对Ti-6A1-4V表面进行微沟槽铣削三因素四水平的正交试验和微小平面铣削的单因素试验。通过极差分析得出主轴转速、进给速度、切削深度对表面粗糙度值与残余应力值影响的变化规律及主次顺序,获得了理想的铣削参数组合。结果表明,在高转速、中低进给速度和切削深度的加工条件下表面粗糙度值和残余应力值可以达到比较理想状态。通过单因素试验得出了各个因素对于表面粗糙度值、压痕硬度值以及残余应力值的影响规律。试验结果对于提高高强金属材料Ti-6A1-4V的微铣削表面完整性具有一定的参考意义。     

波形刃刀片表面受力密度及应力状态分布规律

为进行三维复杂槽型铣刀片切削性能及槽型优选,针对哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片,进行表面受力密度分布规律及应力状态的研究.在已建立的铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及刀-屑接触面积的试验,建立波形刃铣刀片前刀面受力密度函数;对表面受力密度函数进行定量分析计算并进行三维图形表示,分析其分布规律;应用弹性力学方法对波形刃铣刀片进行应力状态分析,理论分析结果与铣刀片应力场分析结果吻合较好.该研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题及槽型优化技术的研究奠定了理论基础.     

球头铣刀使用寿命数学模型的建立

基于球头铣刀铣削方式及铣削参数的特点，采用微分化方法，建立了球头铣刀使用寿命数学模型．该数学模型在数控铣削用量优化中的应用，使优化目标与设计变量之间形成了确定的函数关系，保证了数控铣削加工优化的顺利实现．     

汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.     

减振面铣刀CAD系统开发

在综合分析端面铣削动态过程的基础上，运用不等齿距西铣刀减振理论、现代优化设计方法和ＣＡＤ技术，开发了新型面铣刀ＣＡＤ软件包．从而实现了不等齿距面铣刀台间角优化设计和绘制铣刀图一体化，提高了设计效率．该种新型减振面铣刀的切削性能优于传统的等齿距面铣刀，对提高工作的加工质量、刀具寿命和减振降噪都具有较明显的效果．     

减振面铣刀CAD系统开发

在综合分析端面铣削动态过程的基础上，运用不等齿距西铣刀减振理论、现代优化设计方法和ＣＡＤ技术，开发了新型面铣刀ＣＡＤ软件包．从而实现了不等齿距面铣刀台间角优化设计和绘制铣刀图一体化，提高了设计效率．该种新型减振面铣刀的切削性能优于传统的等齿距面铣刀，对提高工作的加工质量、刀具寿命和减振降噪都具有较明显的效果．     

不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性

为研究不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性,首先利用激光表面织构技术,对轴承钢试样表面进行微凹波纹织构化处理;其次采用销-盘摩擦副接触方式,在常温、常压及液体润滑的条件下,对不同密度的微凹波纹表面织构进行摩擦试验;最后借助扫描电子显微镜观察其表面形貌,并利用Stribeck曲线分析在不同实验条件下不同密度的微凹波纹织构表面的摩擦特性.结果表明:在一定转速范围内,微凹波纹表面织构的减摩效果随压力的增加而提高,摩擦系数值随着微凹波纹密度的增加而降低,其中密度为22.37%的微凹波纹织构的减摩效果最好.     

硬质合金成形铣刀的CAD系统及其切削试验研究

介绍了硬质合金成形铣刀CAD／CAM系统的原理，采用对比的方法，研究了硬质舍金成形与高速钢成型铣刀的综合性能，证明硬质合金成形铣刀的切削性能比高速钢成形铣刀的切削性能优越，为硬质合金成形铣刀CAD／CAM技术应用于生产实践奠定了基础。     

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。     

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.     

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.