四刃平头铣刀铣削Ti-6Al-4V钛合金参数优化设计及实验研究

为解决四刃平头铣刀铣削钛合金材料时切削力大、切削温度高等问题,利用AdvantEdge FEM仿真软件对四刃平头铣刀进行铣削仿真分析,从刀具应力分布、切屑形貌的方向优化刀具参数,将最佳刀具参数应用于切削参数仿真中,获得铣削Ti-6Al-4V材料的最佳切削参数,并利用试验进行验证。研究表明：基于刀具应力分布以及切屑卷曲状态获得了最优刀具参数;通过不同切削参数的铣削仿真试验获得了最小切削力参数以及最低切削温度参数,并通过试验验证了仿真有效性,为高效铣削Ti-6Al-4V材料提供有价值的理论参考。     

基于最佳铣削温度的Ti40阻燃钛合金铣削工艺优化

为优化Ti40阻燃钛合金铣削工艺,采用最佳铣削温度原理对铣削参数进行了试验研究。首先采用正交试验,通过回归分析建立了铣削温度和参数之间的经验公式,分析了铣削用量中,各参数对铣削温度的影响程度大小;后采用单因素刀具磨损对比试验方法,确定最佳铣削温度值,并进一步计算得到最佳铣削温度下切削用量经验公式,并通过试验进行了验证;最后,对不同铣削温度下的表面粗糙度进行了试验对比分析。结果表明：铣削Ti40阻燃钛合金工件的最佳铣削温度为437℃左右;经切削试验验证,基于最佳铣削温度优化出的铣削用量与刀具磨损结果是一致的,同时,经测量对比,最佳铣削温度下铣削加工可以获得较好的表面粗糙度,均表明采用最佳铣削温度优化切削工艺的方法是可靠的。     

基于钛合金三维铣削仿真的立铣刀设计参数优化

以钛合金圆角立铣刀的槽前角、芯厚、齿间角和螺旋角为因子,采用正交实验设计方法,对9种采用不同参数组合的铣刀设计方案侧铣加工Ti-6Al-4V(TC4)进行了三维铣削仿真。根据仿真结果,以切削力和切削温度为刀具性能评价指标,初步优选了3个刀具优化设计方案。通过切削实验,将3个初选方案铣削加工TC4的切削性能与现有方案进行了对比,结果表明3个初选方案中有2个方案的性能要显著好于现有方案,从而证明了有限元切削仿真在刀具设计优化方面有效性,并最终确定了一个最佳方案。     

铝合金Al2024铣削仿真分析与实验研究

采用有限元分析软件AdvantEdge对铝合金Al2024铣削加工过程进行了仿真研究,重点模拟分析了铣削力变化和切削温度分布情况。采用相同的切削参数在DMU-70V五轴加工中心上进行了铣槽加工实验。结果表明:仿真分析获得切削力变化曲线与实验结果吻合良好。仿真分析可用于铣削加工参数及刀具寿命的优化。     

低温喷雾射流铣削Ti40阻燃钛合金的刀具耐用度

为研究低温喷雾射流对铣削Ti40阻燃钛合金过程中刀具磨损的改善效果,通过油冷浇注以及低温喷雾射流冷却润滑方式的对比分析,探讨了铣削过程中涂层硬质合金刀具的磨损行为与耐用度。研究了低温喷雾射流加工过程中气体压力、液体压力、靶距、液体流量对铣削温度的影响,利用响应曲面法建立了刀具铣削温度数学模型,确定了喷雾射流参数的最佳值,并进行了铣削验证。结果表明：低温喷雾射流较油冷浇注冷却润滑方式可更有效地抑制刀具磨损,能够成倍地提高刀具耐用度;建立的刀具铣削温度模型有效度高,误差较小,通过优化低温喷雾射流参数有效提高了刀具耐用度;低温喷雾射流铣削Ti40阻燃钛合金的最佳参数值为：气体压力0.5MPa,液体压力0.5MPa,靶距5mm,液体流量83mL/min。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

TC4钛合金圆弧形槽切削加工刀具仿真及设计

深海钻铤回路块材料为TC4钛合金,该圆柱形回路块侧面需要铣削4个圆形槽.针对TC4钛合金圆弧形槽的加工,设计一种以W18Cr4V高速钢为基体的切削刀具,并基于热-弹塑性有限元理论建立刀-工有限元切削加工三维模型.对钛合金表面产生的切削力进行仿真计算和预测,通过优化高速钢刀具参数,设计出四刃钛合金铣削刀具,使用此刀具加工...     

TA15钛合金结构件高效铣削解决方案研究

对TA15钛合金材料性能及切削加工工艺性进行了分析,论述了TA15钛合金零件高效铣削有关的机床、刀具、加工方案等的注意事项及要求,得出了可用于钛合金高效数控铣削加工适用的刀具参数及切削参数。     

基于有限元仿真的拼接模具铣削用刀具优化

对ABAQUS软件进行了二次开发,以实现拼接模具铣削过程仿真前处理的快速建模。对铣削力、应力和刀具温度进行仿真,并与铣削实验结果对比,验证了仿真模型的准确性。对不同前角、后角、螺旋角及刃口半径的球头铣刀铣削拼接模具的过程进行模拟仿真,采用遗传算法优化铣刀结构,将优化后的结构参数与传统结构参数代入刀具磨损、工件表面质量的对比实验,从而验证了优化的有效性。研究表明,对仿真前处理进行快速建模的二次开发运行成功,模拟结果准确。研究结果为降低制造成本、提高铣刀寿命和工件表面质量提供了理论参考。     

3D打印钛合金构件和钛合金锻件铣削加工性能对比研究

3D打印钛合金作为航空航天领域的一种新兴材料,其切削加工性能一直受到极大关注。本文对3D打印钛合金构件和钛合金锻件进行正交铣削试验,对比分析了两种材料在铣削力、铣削温度和刀具磨损等方面的异同,得出了两种材料铣削加工性能的差异,本研究可对加工生产提供指导。     

钛合金BT20端铣试验研究

传统的钛合金加工工艺因其切削速度低、刀具耐用度低、机床功率不足的缺陷 ,导致了加工效率低。针对上述问题 ,对钛合金BT2 0进行了多次端铣试验 ,发现采用先进的刀具材料 ,优化刀具角度 ,使用大功率机床 ,在保证必要的刀具耐用度的前提下 ,完全可以提高切削速度 ,从而提高钛合金加工效率。     

Study on cutting temperature during milling of titanium alloy based on FEM and experiment

A finite element model of helix double-edge cutting was developed to study cutting temperature during milling of titanium alloy Ti6Al4V. To improve the accuracy of finite element simulation, a new method to construct material constitutive model was presented, and material constitutive model with big strain, high strain rate, and high-temperature characters for aeronautical titanium alloy in cutting process was established. Using this finite element model, milling process of titanium alloy was simulated. Cutting temperature change curves and values were obtained. An analysis indicates that the highest cutting temperature lies in tool-chip interface and is more close to cutting edge; moreover, the temperature is higher in rake face than flank face of the tool. The embedded semi-artificial thermocouple cutting temperature experiment was improved by substituting constantan band for constantan wire. By comparing the results obtained from finite element simulation and cutting temperature experiment results, a good agreement is found, showing finite element simulation analysis of cutting temperature for titanium alloy is correct.     

基于模糊分析方法的钛合金插铣加工切削参数优化

合理的切削参数有利于提高刀具的使用寿命和切削效率,因此,进行切削加工过程中的切削参数优化尤为重要。本文以提高钛合金插铣加工效率,减小加工过程中的切削力为目的,对钛合金TC4进行插铣试验。基于切削试验数据,选择切削速度、切削宽度和每齿进给量作为评价因子,以材料去除率与切削力作为评价指标,运用模糊分析方法对切削参数进行综合评价,得出切削参数对综合指标的影响程度从大到小依次为:切削速度、切削宽度和每齿进给量,并实现切削参数的优化,为实际生产加工提供参考依据。     

钛合金薄壁件车削加工的研究

传统的钛合金车削加工因其切削速度低,刀具耐用度低,加工质量难于控制,导致加工效率低。经多次钛合金车削加工试验、优选了刀具材料,确定了刀具几何参数,依据刀具磨损情况,提供了较为合理的切削数据。解决了钛合金薄壁件加工变形问题。     

液氮冷却下大进给铣削TC4钛合金的试验研究

钛合金是现代飞行器的主要结构材料之一,是一种典型的难加工材料。针对切削加工钛合金时刀具磨损快、表面质量不易控制等难题,将TC4钛合金作为研究对象,以液氮作为冷却介质,进行了TC4钛合金的大进给铣削试验,测试了液氮冷却条件下大进给铣削TC4钛合金的铣削力、铣削温度以及刀具磨损等,并与乳化液和低温冷风条件下的测试结果进行了对比分析。结果表明:在以较大的切削速度和每齿进给量铣削TC4钛合金时,采用液氮冷却比使用乳化液能更有效地降低切削力和切削温度;比采用低温冷风冷却能更有效地延长刀具寿命。     

Experimental study in high speed milling of titanium alloy TC21

In this paper, a number of experiments were carried out to study the machinability of a new damage-tolerant titanium alloy (TC21). Firstly, the effects of milling parameters, tool material, and tool wear on cutting forces were investigated. Secondly, the effects of milling parameters and tool wear on cutting temperature were studied. Finally, the effect of tool material on tool life was explored. Results showed that cutting force, cutting temperature, and tool life were greatly influenced by milling parameters, tool material, and tool wear. Thus, cutting tool matching with proper milling parameters should be carefully chosen to satisfying the tool life in actual production.     

基于ABAQUS的表面微织构刀具切削钛合金仿真研究

利用有限元软件ABAQUS构建钛合金切削过程的二维仿真模型,通过钛合金切削试验验证模型的正确性。对微织构刀具切削钛合金的过程进行仿真,与无微织构刀具切削钛合金的仿真进行对比分析,研究了微织构刀具应力分布、切削力的变化规律以及对等效塑性应变的影响。仿真研究表明,微织构的存在对切削过程中刀具的应力分布有积极的改善作用,可以降低切削力,减少塑性应变。     

超声振动铣削加工参数对切削力的影响

为了改善传统铣削钛合金的加工条件,研究了进给方向超声振动辅助铣削对切削力的影响。定值计算了不同振动频率、振幅、铣削速度时的净切削时间比,建立了对工件施加超声振动的铣削加工三维有限元模型,根据仿真结果讨论了加工参数对进给方向切削力瞬时值的影响,并结合净切削时间比分析了加工参数对三个方向切削力平均值的影响。研究表明:施加超声振动后切削力明显减小;振动频率小于40kHz和振幅小于30μm时切削力平均值同净切削时间比变化趋势一致,当频率或振幅超过上述值时,刀具、工件间的摩擦力对切削力平均值的影响显著。     

钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究

难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明：合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。     

AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

采用AlTiN涂层4刃φ10 mm硬质合金立铣刀,在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验.利用高精密数字化检测设备,对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量.分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律....