铣削加工表面形貌预测方法研究

在考虑了刀具和工件在切削力作用下的振动、刀具的安装误差和工件的装夹误差对刀具相对工件位姿的影响下,通过加工几何运动学建立刀刃点在加工特征点活动标架下的数学模型。根据局部活动标架特征,将铣削表面残高求解问题转化为求解非线性规划问题,通过求解非线性规划问题来预测铣削加工表面微观几何形貌及粗糙度,为合理选择工艺参数提供科学的依据。仿真试验和加工试验验证了所提出的方法的正确性和有效性。     

钛合金铣削加工表面残余应力研究

金属切削加工引起的残余应力对零部件变形、疲劳性能有重要影响,通过选择合适的加工参数对其进行控制是可能的。目的在于研究钛合金铣削加工中铣削参数对已加工表面残余应力的影响,利用X射线衍射技术测量进给方向和铣削方向的残余应力。为保证X射线应力测量精度,采用摇摆法和峰拟合定峰方法。试验结果表明,钛合金顺铣加工表面残余应力表现为压应力,主要是由于刀具后刀面与已加工表面的挤光效应起主导作用所致。沿铣削方向和进给方向,切削参数对工件表面残余应力影响具有差异性。通过控制切削参数有可能生成定制化的应力。     

工艺参数对钛合金超声振动铣削表面显微硬度的影响

超声振动铣削是一种公认的先进切削技术,在难加工材料铣削方面具有独特的优势。然而超声振动铣削优势的发挥程度与工艺参数的选择密切相关。表面显微硬度是零件表面质量的重要衡量指标,直接影响到零件的耐磨性和使用性能。为了充分揭示超声振动铣削的工艺参数对表面显微硬度的影响规律,本文通过给工件施加超声振动的方式,开展了不同振动方向下的TC4钛合金超声振动侧铣平面试验,分析了振动方向、振幅、铣削参数对加工表面显微硬度的影响规律。结果表明:法向振动铣削得到的工件表面显微硬度大于切向和轴向振动;随着主轴转速的增加3个振动方向铣削后的表面显微硬度都呈现出上升的趋势。     

BTi-6431S高温钛合金铣削加工切屑的微观形貌研究

对近α高温钛合金BTi-6431S铣削加工切屑的三维微观形貌进行了研究。分析了切屑自由面、背面、侧面和顶面的形貌及组织结构的特征。结果表明,切屑的自由面主要由主截面和角截面组成,主截面是由底切削刃形成,角截面是由角切削刃和侧切削刃形成,主截面褶状结构的频率远大于角截面,而角截面的褶皱程度更大。在切屑背面可以观察到角切屑刃和底切削刃形成的交线。切屑的顶面呈现出明显的锯齿状,且切屑的锯齿化程度随着进给量的增加而增加,使锯齿形切屑向单元切屑转变。在低的进给量下,剪切带内的α相和β相结构被拉长,沿剪切方向取向,随着进给量的增加,剪切带中的β相转变为α相。     

钛合金高速铣削表面完整性研究

研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了高速铣削钛合金TC4已加工表面完整性的问题,重点研究了表面粗糙度、表面变质层等因素对表面完整性的影响。研究结果表明,切削速度在v=200～350m/min范围,钛合金TC4高速铣削获得的加工表面完整性较好。     

钛合金精密铣削的表面粗糙度研究

进行了精密铣削钛合金粗糙度试验研究,采用正交分析方法,分析切削三要素铣削速度、进给量、铣削深度对表面粗糙度的影响规律,试验采用直径为2mm的3刃铣刀进行铣削。试验结果表明：表面粗糙度影响顺序依次是进给量、切削速度、切削深度。进给量选为0．01—0．05mm／min时,表面粗糙度随进给量的增大而增大。铣削深度在60—150μm、铣削速度在18．84-47．10m／min试验范围内,最优铣削速度为37．68m／min。而铣削深度对钛合金表面粗糙度影响不大。     

钛合金铣削功率预测技术研究

针对现有钛合金铣削功率公式计算误差大,相关数据较少,经验公式系数识别不准确等问题,基于解析几何的方法得到切向切削力与测力仪测量值之间的数学关系,研究了切向切削力与切削力系数的关系,提出了一种方便、可行的识别钛合金功率预测模型系数的方法,考虑了刀具前角和切削速度对切削力系数的影响,修正了钛合金铣削功率预测模型。试验结果表明,提出的TA15退火状态下的铣削功率预测模型计算结果误差较小,可以比较准确预测钛合金铣削功率。     

钛合金的铣削加工

本文系统地介绍了钛合金铣削的刀具、切削用量的选择,实际操作中应注意的问题等。指出,只要刀具几何参数合适,切削用量选择适当,钛合金象普通材料一样容易加工。     

磨料水射流铣削钛合金深度与表面粗糙度研究

磨料水射流铣削技术柔性大、工艺参数复杂,其加工性能难以有效控制。针对这一问题,本文首先通过响应曲面法研究了磨料水射流铣削钛合金时典型工艺参数对铣削深度和表面粗糙度的影响,并采用传统回归方式建立了经验预测模型;其次在结合磨粒磨损理论、高斯轮廓模型和表面成形分析的基础上,进一步建立了铣削深度和表面粗糙度的半经验预测模型;然后利用实验数据进行了参数标定;最后通过实验验证和对比了两种模型。结果表明,两种预测模型的平均误差均小于15%,相比经验模型,半经验模型既可以解释参数影响和铣削机理,又可以保证预测的准确率和稳定性,对于控制铣削深度和表面质量具有重要价值。     

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明：大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。     

超声振动辅助铣削钛合金的表面完整性研究

对超声振动辅助铣削TC4钛合金进行试验研究,从表面三维粗糙度、棱边质量及残余应力三个方面分析了超声电流及工艺参数对钛合金加工表面完整性的影响规律。试验结果表明:超声振动的辅助作用对TC4钛合金的表面完整性影响较为显著;高频振动冲击虽然增大了TC4钛合金表面的三维算数平均偏差和均方根偏差,但表面均匀程度和液体滞留性能得到改善,易于形成较为统一的表面纹理;超声振动辅助不仅可抑制TC4钛合金棱边毛刺的产生,并且能有效增大表面残余压应力。     

钛合金铣削仿真分析及实验研究

由于良好的综合性能,钛合金被广泛应用,但钛合金加工性能差,刀具易磨损。为了提高钛合金铣削刀具寿命,设计正交实验,运用AdvantEdge FEM软件对TA15钛合金进行了三维铣削仿真,分析了切削温度与铣削参数之间的关系。基于铣削参数-温度图,并结合切屑云图,给出了优化后的铣削参数。铣削实验表明,仿真分析可以优化铣削参数...     

钛合金高速铣削刀具磨损的试验研究

通过高速铣削钛合金TC4的切削试验,讨论了切削参数、刀具材料等对刀具磨损的影响。     

内冷式MQL铣削钛合金表面质量的研究

为了研究内冷式MQL铣削钛合金时各参数对已加工表面质量的影响,首先利用ABAQUS软件进行铣削仿真试验并获得铣削后工件表面位移值,在稳定铣削后的工件表面选取15个点,优选其中10个点的轮廓算术平均偏差作为评定表面质量的方法;然后采用正交试验的方法,通过极差分析,得到各铣削参数影响表面粗糙度的规律;最后,通过单因素试验研究铣削参数对已加工表面粗糙度及表面形貌的影响。结果表明:冷却液流量对表面粗糙度的影响最大,其次是进给量、转速和背吃刀量;试验结果与仿真基本一致。     

钛合金零件高速铣削刀具磨损的试验研究

高速铣削钛合金时,由于切削区内的切削温度高,加剧了刀具的磨损。通过对钛合金TC4的高速铣削实验,得出带TiA lN涂层的硬质合金刀具切削钛合金TC4时的刀具磨损的变化规律和刀具耐用度公式。通过对刀具磨损特性的分析,研究结果主要是刀具表面层的粘结相Co在高温下丧失对WC颗粒的结合强度,磨损机理以高温下的粘结层撕裂磨损为主。     

球头铣刀铣削球面的表面形貌建模与仿真研究

基于齐次坐标矩阵变换原理和矢量运算法则,建立了工件坐标系下球头铣刀扫掠面的数学模型,基于Z-MAP法设计了球形表面形貌的生成算法,利用该算法对球头铣刀分别采用3D环绕法和放射加工法这两种典型走刀路线加工凸球面,并对加工后的表面形貌进行了仿真,通过分析对比仿真结果,发现3D环绕法更有利于减小表面粗糙度。同时,仿真结果和试验结果具有较高的吻合度,表明该仿真方法是可靠的,可以用于实际生产中球头铣刀铣削球面表面形貌的预测。     

过程阻尼效应在钛合金铣削加工中的应用

对过程阻尼效应在钛合金铣削加工中的应用进了行研究。利用隐式龙格库塔法,计算典型钛合金材料铣削加工中干涉产生的侵入面积以及阻力,建立考虑过程阻尼效应的非线性铣削动力学模型,并基于此模型设计减振后角抑制颤振。计算与试验结果对比分析表明,所建模型能够较为准确地预测稳定性极限,过程阻尼效应可使低速区极限切深显著增加,而减振后角可使过程阻尼效应增强,进一步拓展稳定区域。     

TC17钛合金低温铣削表面粗糙度预测

进行了TC17钛合金低温铣削试验,研究了不同切削条件下的已加工表面粗糙度.采用回归分析方法建立了表面粗糙度经验模型,研究了射流温度、每齿进给量、铣削速度和径向切削深度对表面粗糙度的影响规律.基于BP神经网络建立了表面粗糙度预测模型,并与经验模型进行了对比分析.研究结果表明,基于经验模型表面粗糙度值与参数间存在强相关性(...