薄壁零件高速铣削加工技术研究

薄壁零件高速铣削加工具有传统铣削加工无可比拟的优势,是薄壁零件切削加工的发展方向。本文分析和讨论了薄壁零件高速铣削加工过程中涉及到的加工工艺、切削刀具、数控编程以及装夹方式等关键技术问题,介绍了提高薄壁零件加工精度、表面质量和加工效率的技术方法和工艺措施。     

略论薄壁零件高速铣削加工工艺策略

对于薄壁零件高速铣削加工工艺来讲,在当前的薄壁零件加工中拥有着非常显著的优势,所以对高速铣削加工工艺相关技术进行认识研究,以及推广对于提高薄壁零件加工工艺质量及作业效率具有非常重要的意义。在本文的内容中,就将对薄壁零件高速洗液加工工艺相关策略进行简要探讨,并就如何制定合理相关工艺提供一些建议,以其能够为当前薄壁零件高速铣削加工工艺水平提升提供参考。     

薄壁零件铣削加工稳定性极限分析

针对薄壁零件铣削加工颤振稳定性问题进行了分析研究。综合考虑刀具子系统和工件子系统动态特性,采用三自由度弹性-阻尼系统,建立了适合薄壁零件的三维动态铣削力模型,求出了高速铣削稳定性极值解析解。根据模态锤击实验获得的频率响应函数(FRF frequency response function),绘出了铣削加工颤振的稳定性图形,并通过实验证实了稳定性图的有效性和准确性。     

改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化

针对某环形薄壁零件在加工过程中的零件局部变形过大的问题,提出了改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化方法。采用有限元软件,对局部变形大的区域进行仿真,得到仿真出的铣削力;通过Design-Expert13中正交实验响应曲面法建立加工参数与铣削力之间的目标函数,采用改进的粒子群算法对目标函数进行优化,最后通过对优化后的加工参数与经验加工参数进行实验对比。结果表明：采用改进粒子群算法的环形薄壁零件铣削参数优化的方法,可使零件局部变形大的区域的铣削力减小24.9%,有效降低了环形薄壁零件的变形量,为技术人员在选择该环形薄壁铣削参数时,提供了新的参考方案。     

基于Matlab的薄壁零件铣削过程仿真

薄壁结构零件在加工过程中,极易发生变形和切削振动,这对提高加工质量和加工效率十分不利;利用MIKRON UCP800 DURO高速加工中心和相关仪器,针对2A12铝合金薄壁结构零件进行铣削实验,测得特定刀具和工件系统的动态铣削力系数;编制Matlab仿真程序,将仿真的力和试验测量的力进行比较,为进一步研究薄壁零件加工规律奠定了必要的基础。     

铝合金2A12T351铣削性能分析

采用实验研究和理论建模相结合方法对铝合金2A12T351的铣削性能进行研究与分析,利用均匀实验设计方法分别测量了铝合金低、中、高速段的切削力,基于实验数据采用多元回归方法建立了铝合金切削力模型,可有效预测不同切削参数条件下的切削力。研究结果表明,采用高速段切削参数加工铝合金可提高加工效率,并保持较小的切削力,有利于减小薄壁零件加工变形。     

薄壁铝合金箱体零件数控加工技术研究

针对某薄壁铝合金箱体零件因侧壁过薄易装夹变形与铣削变形导致精度降低的问题,设计了专用夹具并进行有限元分析,使装夹变形量从0.015 7 mm减小到0.005 98 mm,减小了61.9%;通过Design-Expert软件建立参数样本并生成目标函数,采用人工蜂群算法对目标函数进行优化,获取了一组铣削合力最小的铣削参数组合并输出预测值,利用ABAQUS软件对所输出参数进行仿真模拟,使铝合金薄壁箱体的铣削合力减小了35.3%;最后进行了实际加工实验,对零件尺寸进行测量,均符合公差范围。研究表明该方法对薄壁铝合金箱体零件提高加工尺寸精度有重要意义。     

薄壁件铣削加工中的铣削力仿真分析

为了研究薄壁件铣削加工过程中的铣削力分布规律,在对铣削加工模型分析基础上,针对材料为45#钢的薄壁零件,采用商业有限元软件ABAQUS建立能够反映实际状态的三维铣削模型,并进行模拟,获得铣削力曲线和应力、应变分布情况。为验证仿真结果的可行性,采用与有限元模型相同的条件进行实验并获得铣削力实验数据,对比表明:铣削力的模拟结果与实验结果能够较好的吻合。分析结果表明:所建立的薄壁零件三维铣削有限元模型是可行的,其对铣削力和薄壁零件加工变形预测具有重要意义。     

铝合金航空薄壁框铣削变形预测研究

铝合金航空薄壁框刚性差,铣削加工过程中极易产生加工变形,影响工件加工精度和生产成本。本文利用有限元方法,模拟分析了铣削力对航空薄壁框类零件加工变形的影响,从控制航空薄壁框铣削加工变形的角度出发,分析了不同框体尺寸航空薄壁框的铣削应力与加工变形情况,得到了加工变形规律。本研究可为预测和控制航空薄壁框类零件的加工变形提供方法和依据,对航空薄壁框类零件的结构设计、缩短研制周期和进一步提高生产率等都具有重要意义。     

切削参数对弯曲薄壁件变形规律的有限元仿真

钛合金薄壁件在切削加工时易产生弹性变形,降低薄壁件的加工质量。针对钛合金弯曲薄壁零件加工易变形的问题,建立了薄壁零件的有限元模型,研究了刀具在加工零件时不同位置和不同切削参数下对薄壁零件铣削变形的影响,确定了零件的最大变形点,并运用多指标正交试验确立了最优的刀具切削参数。     

薄壁件铣削过程仿真与分析

针对薄壁件加工过程中易产生变形等问题，提出了利用有限元法对铣削过程进行三维仿真的方法，重点研究了LS-DYNA的动态接触算法，建立了薄壁件铣削加工的有限元模型，对工件变形及切削力的变化规律进行了分析。最后，利用分析结果对铣削参数进行调整与优化，可以减小工件变形，保证加工精度。     

Monitoring surface roughness of thin-walled components from steel C45 machining down and up milling

Article deals with problematic of milling thin wall components, than about study of surface roughness and analytical prediction of surface roughness Rz for variable geometrical parameters. First part is dedicated to research of realized experiments of manufacturing thin wall components, what was basis for designing of experiment. Experiment was conducted in two phases, where first was based on up milling and second on down milling for left and right side of thin wall components with thickness 10 mm. Subsequently, the surface roughness Rz was evaluated and was determinate mathematical equations for each type of milling, side and also for each depth. Final output of presented article is mathematical model of surface roughness Rz prediction for constant cutting conditions, but for variable geometrical parameters of thin wall components with thickness 10 mm.     

车铣加工切削机理分析

车铣加工通过将车刀更换为铣刀,增加铣刀转动自由度,基于工件转动和铣刀转动的合成运动,完成对工件的加工.车铣加工具有断屑更容易、切削温度低、切削力小等优点,即使工件低速旋转,也能实现高速切削.对车铣加工的切削机理进行了分析,具体包括刀具磨损机理、切屑形成机理、工件表面质量、难加工材料切削等.     

陶瓷刀具在大型薄壁件加工中的应用

从分析优质合金钢的薄壁件质量不合格的原因入手，结合难加工材料的高速切削机理，改进工艺流程。提出利用陶瓷刀具实现大型薄壁件高速切削的可行性，澄清了利用陶瓷刀具加工的几个误区，并对切削过程中的注意事项及切削参数的选择提出一些建议。实际使用表明在中型机床上利用陶瓷刀具可以实现大型薄壁件的高速切削，实现以车代磨，从而降低了生产成本，提高了生产效率，满足了产品的质量要求。     

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。     

基于遗传算法的高速铣削工艺参数优化研究

在高速铣削加工中,考虑机床和工件加工的实际约束条件,为合理选择高速铣削工艺参数,建立了最大生产率和最低加工成本的优化目标数学模型。以铣削速度、进给量、铣削深度、铣削宽度为工艺参数的优化变量,提出了基于遗传算法的高速铣削工艺参数优化方法,为高速铣削加工提供了理论依据。     

Three-dimensional process stability prediction of thin-walled workpiece in milling operation

High-speed machining of thin-walled workpiece is widely used in aerospace industry. To optimize the machining parameters in milling operations, the related process stability is required to be predicted. Compared to the existing two-dimensional (2D) milling stability model, a more completed three-dimensional (3D) regenerative process stability prediction model of thin-walled workpiece is presented based on the newly developed dynamic model. The efficiency and accuracy of the regenerative milling stability can be improved in the presented 3D model. The analysis procedure of the stability of flexible dynamic milling is developed in details. The 3D stability lobes are calculated according to the full discretization method and direct integration scheme. To verify the accuracy of presented 3D stability model, the thin-walled workpiece milling sound pressure signal and surface quality are determined in experiments.     

薄壁零件高速铣削振动试验与分析

切削速会加强振动随针对薄壁零件在高速铣削加工过程中存在的振动问题,为有效抑制加工振动,采用单因素试验,对每齿进给量、度、工彳车径向轴向切深、径向切深等加工参数进行了研究。试验结果显示：每齿进给量并不是越小越好;转速过高过低都振动：切深增随轴向切深增大振动增强;随径向切深增大振动逐渐减弱,较大轴向切深下,径向切深小于1mm时,大而增强。综合数据优选：薄壁零件高速铣削时,每齿进给量在0．1～0．15mm之间;转速在11000—14000r／min之间;较小的轴向切深和较大径向切深会有效抑制加工振动。     

高速铣削1Cr18Ni9不锈钢切削力建模及实验分析

采用多因素正交实验法,在五轴高速加工中心上,进行了高速铣削1Cr18Ni9不锈钢的实验。基于概率统计和回归分析原理,对回归方程进行了显著性检验,并建立了1Cr18Ni9不锈钢的切削力经验模型。通过分析正交实验直观图,研究了切削参数对切削力的影响。     

Milling Force Model for Aviation Aluminum Alloy:Academic Insight and Perspective Analysis

Aluminum alloy is the main structural material of aircraft,launch vehicle,spaceship,and space station and is pro-cessed by milling.However,tool wear and vibration are the bottlenecks in the milling process of aviation aluminum alloy.The machining accuracy and surface quality of aluminum alloy milling depend on the cutting parameters,material mechanical properties,machine tools,and other parameters.In particular,milling force is the crucial factor to determine material removal and workpiece surface integrity.However,establishing the prediction model of milling force is important and difficult because milling force is the result of multiparameter coupling of process system.The research progress of cutting force model is reviewed from three modeling methods:empirical model,finite element simulation,and instantaneous milling force model.The problems of cutting force modeling are also determined.In view of these problems,the future work direction is proposed in the following four aspects:(1)high-speed milling is adopted for the thin-walled structure of large aviation with large cutting depth,which easily produces high residual stress.The residual stress should be analyzed under this particular condition.(2)Multiple factors(e.g.,eccentric swing milling parameters,lubrication conditions,tools,tool and workpiece deformation,and size effect)should be consid-ered comprehensively when modeling instantaneous milling forces,especially for micro milling and complex surface machining.(3)The database of milling force model,including the corresponding workpiece materials,working condi-tion,cutting tools(geometric figures and coatings),and other parameters,should be established.(4)The effect of chatter on the prediction accuracy of milling force cannot be ignored in thin-walled workpiece milling.(5)The cutting force of aviation aluminum alloy milling under the condition of minimum quantity lubrication(mql)and nanofluid mql should be predicted.