基于曲面再设计的钛合金高速铣削热研究

钛合金复杂曲面零件在航空航天、汽车及船舶等工业领域应用广泛。该类复杂曲面零件在高速铣削加工过程中由于加工轨迹曲线几何特征的变化,导致瞬时切削量不断变化,致使复杂曲面铣削热剧烈波动,影响零件表面完整性。为此,以钛合金TC4正弦轮廓曲面三轴高速铣削加工为例,以提高零件表面完整性为目标,通过微调加工余量实现半精加工工序曲面轮廓的再设计,确保加工过程瞬时切削面积恒定,使得TC4正弦轮廓曲面高速铣削过程铣削温度稳定,为实现高质量加工提供技术支撑。     

TC4-DT钛合金铣削表面粗糙度试验研究

针对实际生产中TC4-DT钛合金铣削加工表面质量差问题,以钛合金铣削加工表面粗糙度Ra为研究对象,基于低速干切、高速湿切等条件,设计铣削用量影响表面粗糙度试验方案,分析试验结果,探索工艺参数对钛合金加工表面质量的影响规律,提出了改善TC4-DT钛合金铣削加工表面质量的建议,为进一步研究钛合金加工性能提供了参考和借鉴。     

钛合金拉伸高速铣削试验研究

通过对钛合金TC4在拉伸状态下的铣削试验,重点研究了高速铣削对钛合金TC4(Ti6A14V)表面残余应力和表面粗糙度的影响,得到了在不同切削参数下钛合金TC4表面残余应力和表面粗糙度的实验数据.实验结果表明,拉伸装夹基本不影响表面粗糙度,但可以大大提高加工表面残余压应力并增大残余压应力层的厚度,为开展钛合金拉伸高速铣削加工提供了依据.     

高效加工TC4钛合金的铣削过程数值模拟

目前,难加工材料TC4钛合金在切削过程中存在加工效率低、加工表面质量差和刀具使用寿命低等难题。本文针对提高TC4钛合金的加工效率问题,在高速铣削条件下对立铣刀不同轴向切深侧铣加工TC4钛合金进行仿真研究。利用ABAQUS软件建立三维铣削有限元模型并进行相应仿真试验,获取和分析了不同切削条件下的铣削温度场和铣削力波形,并对比了切屑形态。本研究可为高效铣削TC4钛合金实际加工提供理论依据。     

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。     

TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究

TC4钛合金被广泛地用于航空航天等众多领域,为了提高钛合金零件的表面加工质量和加工效率,对TC4钛合金高速铣削表面粗糙度进行研究具有十分重要的意义。切削参数是影响TC4钛合金加工表面粗糙度的重要因素,采用了正交试验分析主轴转速n、铣削深度ap、铣削宽度ae和每齿进给量fz等4个试验因素对表面粗糙度的影响规律,运用了极差分析法绘制出铣削参数对表面粗糙度的影响趋势曲线。利用了多元线性回归分析计算出表面粗糙度的数学模型,采用F值检验法对数学模型和模型参数进行了显著性验证:FF0.01(4,11),证明了模型和参数都是高度显著的。利用了表面粗糙度预测模型对另外8组切削参数进行粗糙度预测,并将预测结果与实际实验结果时行对比,最大误差为8.9%,验证了表面粗糙度预测模型的有效性,为TC4钛合金加工提供了理论依据。     

TC4圆弧形槽铣削刀具的研发设计及试验研究

针对TC4钛合金圆弧形槽的加工设计一种专用铣削刀具。在钛合金切削加工过程中,刀具参数角度是影响工件表面粗糙度和加工精度稳定性的重要因素,在采用高速钢刀具对TC4钛合金进行高精高效加工时,利用刀具几何角度减小断面与圆弧面圆角半径,达到圆弧半径清根作用。在TC4钛合金圆弧形槽铣削加工中,设计了一种以W18CR4V高速钢为基体的切削刀具,并进行了铣削加工试验,利用SuperView W1光学3D表面轮廓仪测量其粗糙度和轮廓度,工件表面精度可达Ra1.6μm,且具有较强清根作用,经过试验对比验证,本设计可达到高效率铣削钛合金效果。     

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...     

基于干冰低温冷却的大进给铣削TC4钛合金刀具磨损研究

针对TC4钛合金切削加工过程中刀具易磨损、加工效率低等问题,以干冰为冷却媒介对TC4钛合金进行大进给铣削加工,以提高TC4钛合金的切削加工效率,降低刀具磨损。研究了不同冷却方式下的TC4钛合金大进给铣削过程中铣削速度对刀具耐用度的影响规律和干冰低温冷却方式下刀刃形状和刀具材质对刀具耐用度的影响;分析了干冰低温冷却方式下的不同铣刀刀具的磨损特征,明晰了干冰低温冷却大进给铣削TC4钛合金时的刀具磨损机理。研究结果表明,干冰低温冷却可以抑制大进给铣削时的刀具磨损,提高刀具耐用度。此外,圆弧刃三角形刀片比四边形刀片更适合高速大进给铣削。     

球头刀铣削TC17的表面完整性测试实验研究

利用球头刀铣削钛合金TC17,对其试件加工表面完整性测试开展实验研究。通过球头刀铣削实验和表面完整性测试实验结果可知,在给定的实验条件下,表面粗糙度Ra随着每齿进给量fz的增大而增大,而线速度v_c对表面粗糙度Ra和表面微观形貌影响不显著。同时,球头刀铣削钛合金TC17的加工表面均呈残余压应力状态,其变化范围在-250～-450 MPa;加工表面显微硬度和残余压应力随着线速度v_c的增大而减小,随着每齿进给量f_z的增大而增大,其主要原因是随着线速度v_c的增大、每齿进给量f_z的减小,铣削加工表面的塑性变形层厚度逐渐减小。     

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....     

正交车铣TC4钛合金表面粗糙度分析

车铣加工技术是近年发展起来的先进切削加工技术之一。本文采用多因素正交试验法,进行了一系列的正交车铣TC4钛合金切削试验,研究了车铣切削用量与表面粗糙度之间的变化规律。通过方差分析确定了各因素对表面粗糙度的影响大小的主次顺序,每齿进给量和偏心量对表面粗糙度的影响较大。采用回归分析原理,建立了表面粗糙度的预测模型,根据统计检验结果表明,已加工表面粗糙度预测模型呈高度显著检验状态,具有很高的可信度。     

高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

Cutting speed modelling in ball nose milling applications

Cutting speed is a key factor that influences machined surface quality and tool life in milling. To date, the study of its distribution over a machined surface has not been established. This paper presents a mathematical model to evaluate cutting speed on the machined surface in 3-axis ball nose milling. The approximation errors introduced by surface shape, step-over and CNC interpolation are analysed. The model is used to predict visible areas which have different colour intensities on finished surfaces in the machining of a wood-plastic composite. A good agreement is obtained between the prediction and experimental results.     

干式高速车铣铝合金已加工表面形成机理研究

高速车铣加工是一种新的先进加工技术,可望在干式条件下实现回转体零件的高速切削。本文主要研究干式条件下高速车铣铝合金时已加工表面的形成机理及影响因素。     

超声纵扭辅助铣削高强铝合金表面润湿性能研究

针对超声辅助加工在工件表面形成微刻划表面可以提高高强铝合金表面的微结构性能的现象,进行了单激励旋转超声纵扭复合铣削表面微观结构的试验,基于水接触角理论和纵扭铣削运动学理论分析了加工参数对水接触角的影响;搭建了单激励超声纵扭铣削试验平台,采用正交试验法研究了不同加工参数对表面粗糙度、铣削力以及表面润湿性能的影响。结果表明：超声振幅为4μm时表面质量最佳,切削速度和进给量与表面粗糙度和水接触角呈正相关的关系;超声加工方式下的表面水接触角较普通方式更大,而在超声加工时低振幅加工比高振幅加工的表面水接触角大,当转速达到一定值时,高振幅和低振幅所加工的表面水接触角差别不大。合适的加工参数条件下超声纵扭加工方式可以降低加工表面的粗糙度,改变表面的润湿性。     

TC4钛合金在低温CO2冷却下的切削性能

TC4钛合金在高速车削时易出现刀具磨损快和缠屑等问题,难以保证表面加工质量。利用自行组建的强压液态CO2供给系统,将低温CO2混合物高速射流作为冷却润滑介质,研究了低温CO2射流下高速切削TC4钛合金时的切削温度、切削力、刀具磨损、表面粗糙度以及切屑的断屑情况,并将其与干切削状况进行了对比分析。结果表明,低温CO2射流可有效降低切削温度,减小切削力,减轻切屑缠绕,抑制刀具磨损并提高已加工表面质量。     

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(...     

Surface topography and roughness of high-speed milled AlMn1Cu

The aluminum alloy AlMn1Cu has been broadly applied for functional parts production because of its good properties. But few researches about the machining mechanism and the surface roughness were reported. The high-speed milling experiments are carried out in order to improve the machining quality and reveal the machining mechanism. The typical topography features of machined surface are observed by scan electron microscope(SEM). The results show that the milled surface topography is mainly characterized by the plastic shearing deformation surface and material piling zone. The material flows plastically along the end cutting edge of the flat-end milling tool and meanwhile is extruded by the end cutting edge, resulting in that materials partly adhere to the machined surface and form the material piling zone. As the depth of cut and the feed per tooth increase, the plastic flow of materials is strengthened and the machined surface becomes rougher. However, as the cutting speed increases, the plastic flow of materials is weakened and the milled surface becomes smoother. The cutting parameters (e.g. cutting speed, feed per tooth and depth of cut) influencing the surface roughness are analyzed. It can be concluded that the roughness of the machined surface formed by the end cutting edge is less than that by the cylindrical cutting edge when a cylindrical flat-end mill tool is used for milling. The proposed research provides the typical topography features of machined surface of the anti-rust aluminum alloy AlMn1Cu in high speed milling.