微细铣削加工过程中微毛刺形成机理的模拟与实验分析

研究了采用硬质合金微铣刀铣削加工硬铝合金微槽结构时微毛刺的形成机理．建立了三维微细铣削加工硬铝合金A12024-T6的有限元模型,利用该模型动态模拟微毛刺的形成过程．分析了不同进给量与切削刃钝圆半径比值下微毛刺的形成机理,动态模拟了微槽加工过程中切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺影响的变化规律．仿真结果表明,随着每齿进给量、背吃刀量及切削刃钝圆半径的增加,微毛刺的尺寸随之增大;切削刃钝圆半径与最大有效应力是影响微毛刺尺寸的主要因素．微细铣削加工过程中,毛刺顶端所受最大有效应变明显比常规铣削加工过程中的最大有效应变高,呈现出显著的尺寸效应．通过微细铣削加工微槽实验,获得了切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺形成的影响变化规律,验证了相应有限元模型的正确性．通过数值模拟与实验方法获得了切削刃钝圆半径与毛刺尺寸（毛刺高度和毛刺厚度）的关系曲线,实验与仿真结果最大误差不超过9．8％．进一步验证了所建立的三维有限元模型适于研究并预测毛刺形成机理及毛刺尺寸的变化规律．     

过共晶Al-22Si合金的切削加工性能研究

采用金属铸造法制备过共晶Al-22Si合金试样块,在光学显微镜上观察细化变质后过共晶Al-22Si合金的微观组织形貌,并测试其布氏硬度值和铣削表面粗糙度.通过正交试验探究轴向切深、进给量、铣刀转速对铣削力的影响.实验结果表明:细化变质后的过共晶Al-22Si合金初晶硅尺寸减小,共晶硅呈短棒状,合金硬度很高,铣削表面粗糙度较小;在铣削加工中,铣刀转速对合金铣削力的影响最大,其次是轴向切深,最小的是进给量.     

微细立铣削硬铝2A12表面粗糙度分析与预测

利用自行研制的精密三轴联动立式铣床（300mm×300mm×290mm）,微径硬质合金两刃平头立铣刀（直径0．1～0．5mm）微立铣硬铝2A12,观察微铣刀悬伸量、直径、轴向切深和每齿进给量对加工表面粗糙度的影响．表面粗糙度由激光扫描共聚焦显微镜（奥林巴斯OLS3000）测量．结果发现微径立铣刀的直径和悬伸量对表面粗糙度的影响大于轴向切深和每齿进给量．另外,在刃口半径尺寸效应的作用下,表面粗糙度并不一直随每齿进给量的减小而减小．基于响应曲面法建立了表面粗糙度的二阶预测模型,方差分析表明该模型回归显著,拟合度为97．5％,可以用于预测表面粗糙度和优化工艺参数．     

微观状态SiCp/Al复合材料铣削残余应力模拟分析

为了获得更高精度的高体积分数SiCp/Al复合材料铣削加工表面残余应力数据,采用有限元分析软件ABAQUS建立了基于正交切削的微观平面应变模型。复合材料两相材料属性被分别定义,改善了在宏观状态下整体定义材料属性的精度缺陷,并对其微观状态切削残余应力产生过程进行模拟分析。分析并得出了不同切削参数对工件加工表面残余应力的影响规律以及沿工件层深方向的残余应力分布情况。结果表明切削速度和每齿进给量对SiCp/Al复合材料已加工表面残余应力有着相似的影响规律,但每齿进给量的影响作用较为显著。     

难加工材料高速切削力非线性特征规律的最大熵谱分析与小波分析

在切削速度范围157～1 000 m/min内，综合应用析因试验与速度单因素试验，对航空用难加工材料2Cr13马氏体不锈钢进行了高速干式铣削试验。在分析其切削力显著性影响因素的基础上，对切削力随机信号进行了现代谱分析与小波分析。研究结果表明，高速切削马氏体不锈钢材料时，切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响；铣削深度和每齿进给量之间的交互作用在切削力响应信号中表现为低频周期信号；低频周期信号与高频信号叠加后，其波形的振幅将会增大。     

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔切削力及加工质量研究

针对传统钻孔方法加工复合材料时易导致分层、撕裂等缺陷的问题,采用螺旋铣作为新的制孔技术,根据飞机装配现场的实际加工条件,构建以机器人为移动载体、螺旋铣孔终端执行器为加工单元、螺旋铣孔专用刀具为切削工具的加工系统,采用该加工系统对碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔关键工艺参数进行正交试验,并讨论了刀具主轴转速、每齿进给量和轴向切削深度等工艺参数对切削力的影响规律;通过对加工缺陷的监测,探讨了切削力与CFRP分层、撕裂等缺陷之间的关系;最后对工艺参数进行优化,经试验验证,优化后轴向切削力较优化前降低26%以上,孔入口及出口处均无撕裂、毛刺,加工质量最优。     

高体积分数SiCp/Al复合材料铣削残余应力有限元模拟

高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料具有优良的综合物理力学性能,其难加工性制约着该材料的应用与发展,切削加工产生的表面残余应力严重影响了工件的结构和尺寸精度稳定性。为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的铣削加工表面残余应力,采用有限元分析软件ABAQUS建立了基于正交切削的平面应变模型,并对建立的宏观等效模型进行模拟分析。在模拟结果中,分析并得出了不同切削速度和每齿进给量对工件加工表面残余应力的影响规律以及沿工件层深方向的残余应力分布情况。     

40Cr合金钢切削过程中切削用量对刀具振动的影响

针对40Cr合金钢的切削过程,研究切削用量对刀具振动的影响.结果表明:进给量为0.24 mm/r时表面粗糙度最大,为1.87μm;刀具振动频率在0.48～0.96 MHz时,刀具振幅较小,在此频率下加工表面的完整性较好.     

镍基铸造高温合金K24的切削温度实验研究

通过实验,分析了使用YW1刀具切削K24时,切削用量对切削温度的影响。对切削温度影响最大的是切削速度,但是,随着切削速度的增加切削温度的增加量是下降的。这是因为在切削过程中,速度的增加使得副后刀面磨损加剧,切削深度减小,切削力减小,切削温度也随着相对降低。切削用量对切削温度的影响其次是进给量,影响最小的是切削深度。通过实验所得的切削用量与切削温度的经验公式,将这3个公式合并可得到切削用量对切削温度的总的经验公式。     

高温合金GH4169铣削力试验

高温合金是材料加工中典型的难加工材料,在加工过程中,铣削力大,刀具破损严重,给加工生产造成很大影响。本次试验主要针对高温合金GH4169的铣削力进行研究,对正交试验所得数据进行线性回归分析,得到了适用于本次试验设备条件的铣削力经验公式;对试验结果进行极差分析,结果表明:各向铣削力随切深和进给量的增加而增大,随切削速度的增加而减小,并且在铣削参数组合为v=400m/min,ap=0.9mm,fz=0.05mm/z时,各向铣削力取得最小值。