铝衬微波印制板高速铣削的切削力实验研究

铝衬微波印制板作为一种复合材料,其切削机制不同于一般的金属加工。该文通过对Rogers／Duroid(牌号为RT6010)铝衬微波印制板的高速铣削实验,用响应曲面回归分析方法研究了印制板高速铣削过程中切削力的主要影响因素及其规律。切削力回归方程与实验高度符合,运用该回归方程作出的响应曲面有助于合理选择铝衬微波印制板高速铣削加工切削参数。     

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。     

刀具角度对钢轨铣削温度的仿真与试验研究

刀具角度与切屑的形成、铣削力、铣削温度、刀具磨损和被加工表面质量有着重要的联系。为了分析刀具几何角度对第一变形区铣削温度的影响,利用Advant Edge对U71Mn铣削过程建立了3D仿真模型;同时,采用K型人工热电偶测量了第三变形区—刀/工面处铣削温度,并探究了工艺参数对铣削温度的影响规律。试验结果表明:随着刀盘转速、进给速度和背吃刀量的增加,铣削温度逐渐升高;其中,刀盘转速和背吃刀量对切削温度有着更为显著的影响,而进给速度的影响则较小。然后采用红外热像仪对第二变形区刀/屑面的铣削温度进行了测量,并将在同一切削参数条件下人工热电偶与红外热像仪的实测温度与仿真结果进行了比较,结果表明所建3D仿真模型的有效性。最后,在上述所建模型基础上仿真分析不同刀具角度对第一变形区切削温度的影响,为铣刀盘刀具结构设计提供一定的指导意义。     

微铣削热源模型的仿真与比较

为了研究硬脆材料微铣削的温度场,基于微铣削石英玻璃,建立了微铣削热源分布模型。该模型将热源形状假设为半圆形,并在该热源形状下对矩形热源、三角形热源进行了有限元分析,通过微铣削石英玻璃试验将测量的温度数据与有限元结果做了对比分析。结果表明:矩形热源模型比三角形热源模型更加接近实际的微铣削区热源分布情况,加工参数中的主轴转速对微铣削温度影响程度最大,主轴倾角次之,切削深度和进给速度则相差不大。     

微细铣削航空铝合金温度场试验研究

采用红外热像仪测量微细铣削加工航空铝合金材料中的切削温度。分析微刀具、工件及切屑的温度场分布规律;研究进给速度、主轴转速、背吃刀量对切削温度的影响。研究结果表明微细铣削加工中切削温度较低,最高切削温度出现在微刀具与工件的接触区域。进给速度对切削温度影响较大。该试验结果可用于微细铣削加工参数优化,也可为提高工件表面加工质量、合理设计与使用刀具提供理论依据。     

切削参数对高进给铣削高强度钢切削温度的影响

高进给铣削是一种采用小切深、大进给的铣削加工方式,在深腔的加工中具有较高的加工效率和加工质量。为了研究切削参数对切削温度的影响,建立了高进给铣削34CrNi3Mo高强度钢仿真模型,采用正交试验法法设计了仿真研究方案,运用极差分析、方差分析等方法研究了仿真得到的切削温度,依据多元回归分析法得到切削温度的经验公式。结果表明：通过增加切削深度来提高高进给铣削高强度钢的切削效率,有利于避免切削温度的大幅度增加。     

钝圆半径对镍基高温合金的铣削性能影响

铣削典型的难加工材料镍基高温合金时,刀具刃口直接接触参与切削,对铣削性能起到决定性作用.通过建立刀具精确三维模型和有限元切削仿真模型,对不同钝圆半径的圆角铣刀铣削镍基合金进行仿真,分析钝圆半径对切削性能的影响,开展切削试验进行验证.结果 表明:钝圆半径对刃口附近集中区域的应力和温度以及进给抗力和切深抗力影响较为显著;钝...     

铝衬微波印制板复合材料的高速铣削工艺参数优化的实验研究

就铝衬微波印制板RT6010和RT5880材料的高速铣削加工进行了正交实验和单因素研究,研究结果给出了这两种材料进行高速铣削加工的最优加工参数的选取,并指出了在进行高速加工时应注意的主要问题,对复合材料进行高速加工研究有一定的指导意义.     

高速铣削高锰钢的铣削力模拟与试验研究

基于正交自由切削的切削力解析法原理,采用大变形有限元法及热弹塑性本构方程建立了高速铣削加工的有限元模型,对难加工材料高锰钢ZGMn13进行了高速铣削加工过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程及探讨铣削力的分布.并结合大量的铣削试验,分析了高速铣削高锰钢过程中铣削力受切削参数的影响及其变化规律.仿真结果与试验数据吻合,验证了所建立的有限元模型的正确性,可对铣削力随进给速度的变化规律进行有效地预测.     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

基于AdvantEdge的6061铝合金高速铣削刀具结构参数优化研究

高速铣削过程中,刀具结构参数对刀具的切削性能有非常重要的影响。本文利用专用切削加工有限元分析软件AdvantEdge对6061铝合金高速铣削刀具进行了有限元分析。采用等效二维有限元仿真方法,结合单因素寻优设计方法,分析了硬质合金和高速钢刀具主要的宏、微观参数(包括刀具刃口钝圆半径、前角和后角等)对铣削加工过程中的温度、应变、切削力等参数的影响趋势。仿真结果显示,为获得较好的切削效果,铣刀取较小的刃口钝圆半径(即0.04mm左右);可取较大的前角和后角,前角为12°-15°,后角为15°-20°。     

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120m/min。     

基于ABAQUS的钛合金铣削力的模拟分析

为了研究钛合金在铣削过程中切削力随着切削参数的变化规律,建立了三维斜角切削有限元模型。通过对材料本构模型,刀—屑接触摩擦模型和切屑分离准则等关键环节建模,采用通用有限元求解器ABAQUS/Ex-plicit对钛合金Ti6Al4V的斜角切削过程进行了模拟,获得了切削速度v、切削深度ap和每齿进给量fz对切削力的变化趋势及影响程度。模拟结果表明:切削力随着切削深度ap和每齿进给量fz的增大而增大,而随着切削速度增大切削力波动很小。切削深度对切削力的影响最大,进给量次之,切削速度对切削力的影响最小。该模型可以为切削参数的合理选择提供参考。     

Study on mechanism of chip formation during high-speed milling of alloy cast iron

By adopting an equivalent geometry model of chip, a finite element model was developed to study the mechanism of chip formation during high-speed milling of alloy cast iron. Several key technologies such as material constitutive model, friction model, chip separation criteria, chip damage criteria, heat dissipation, and transfer were implemented to improve the accuracy of finite element simulation. Saw-tooth chip of alloy cast iron was observed. The chip shape and cutting force agreed well with experimental results. The simulation results show that the maximum cutting temperature produced with appearance of saw-tooth chip crack, and it is located on the chip-tool contact surface. The saw-tooth chip is caused by double actions of thermoplastic instability and plastic instability. The chip saw-tooth degree decreases when increasing the rotating speed, while it increases when increasing the feed speed. This work provides a useful understanding for chip formation process and helps to optimize machining parameters and process of high-speed milling of alloy cast iron.     

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复合材料薄壁件高速正交车铣切削力的仿真研究

把正交车铣方法应用到复合材料薄壁件的加工中,使用ABAQUS有限元仿真软件,建立了Si Cp/Al复合材料车铣薄壁件的仿真模型,通过高速正交车铣仿真实验研究了切削速度、工件转速、进给量和切削深度对切削力的影响规律。仿真实验得出切削深度对切削力影响最大,随切削深度的增加车铣切削力明显增大,因此该因素的参数选择在切削加工中应着重考虑;而其它三个因素对切削力的影响次之且影响程度相当,切削力变化趋势一致,都是随各因素参数增加而略有增大。     

高速硬态切削温度场和切削力动态变化的数值模拟

基于大型有限元软件ABAQUS仿真平台,建立了高速加工的有限元模型。该模型采用Johnson—Cook（JC）模型作为工件材料模型,采用JC破裂模型作为工件材料失效准则,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律,并采用任意拉格朗日一欧拉方法实现切屑和工件的自动分离。通过有限元方法对AISI4340（40CrNiMoA）淬硬钢高速直角切削过程进行了数值模拟。通过改变刀具前角的大小,对高速硬态切削过程中刀具的温度场及切削力的动态变化进行了研究,探讨了它们各自的变化规律,研究结果有助于优化高速切削工艺,研究刀具磨损机理和建立高速切削数据库。     

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。     

球头铣刀骨铣削力有限元建模与试验验证

在骨科手术中,铣削力对骨裂纹和加工表面质量影响较大。由于临床球形骨铣刀结构复杂,目前尚无有效的理论模型预测切削力。通过引入三维有限元模型模拟球形铣刀加工骨材料过程,评估不同加工参数下的铣削力值。搭建骨铣削试验平台模拟临床操作中的铣削过程,并利用采集到的加工信号分析铣削力。通过试验结果与仿真结果的对比,验证了有限元仿真模型的合理性。该骨铣削有限元模型能够满足不同加工参数下铣削力预测精度的要求,方便指导医生根据不同要求选择合适的加工参数。     

基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究

提出了基于正交切削模拟的零件铣削加工变形的预测方法,建立了三维铣削加工的有限元模型。基于正交切削加工模拟结果,利用铣削温度、铣削力的分析模型求解了三维铣削加工的瞬态温度和瞬态切削力,并将其作为动态载荷应用于三维切削加工的有限元模型,模拟了零件的三维铣削加工过程,预测了零件的变形。通过模拟结果与现场加工情况对比,证明该预测方法是行之有效的。