PCD和HTi10刀具铣削CFRP试验研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)难加工的特性,文中采用PCD和HTi10刀具进行了CFRP铣削试验,对加工过程中的铣削力、刀具磨损和表面粗糙度进行了分析。结果表明:PCD和HTi10刀具的铣削力和表面粗糙度变化规律一致,均随转速的增大而减小,随进给速度的增大而增大,但PCD刀具的铣削力更小,加工质量更好;与HTi10相比,PCD刀具的铣削力对刀具磨损更加敏感,更适合应用在加工环境较好的条件下。在CFRP加工过程中,粗加工时优选HTi10刀具,精加工时优选PCD刀具,宜选用高转速、低进给的切削参数。     

2197铝锂合金化学铣切工艺研究

为确定适用于2197铝锂合金的化学铣切工艺,先通过对比实验筛选出适用的碱洗液和化铣液,之后设计正交试验,以化铣试样的表面粗糙度为参数,确定了化铣液的最优配方,并研究了化铣温度和化铣厚度对化铣效果的影响。结果表明:碱洗液以NaOH溶液(NaOH质量浓度10～20 g/L)为好;化铣液各组分的最佳配比为NaOH 200 g/L,Na2S 35 g/L,Al3+45 g/L,三乙醇胺50 g/L;该化铣液的化铣温度以85℃为宜,化铣厚度不宜高于5 mm。     

高速铣削高温合金涂层刀具表面自组织结构研究

在高速铣削高温合金GH2132的过程中,刀具磨损严重、刀具寿命较短。在一定条件下,涂层刀具在稳定磨损阶段能够生成耐磨损或自润滑的氧化物薄膜层（自组织结构）,此结构能够起到提高刀具切削性能、延缓磨损以及延长使用寿命的作用。基于此,进行高速铣削涂层刀具表面自组织结构研究,以提高刀具寿命。结果表明：高速铣削高温合金GH2132时,PVD-AlTiN硬质合金刀具表面自组织结构稳定存在的条件为Fx=90~105 N、 Fy=115~168 N、Fz=410~510 N、σs=-735～-873 MPa。研究结果为涂层刀具加工高温合金提供了参考,并且有助于绿色智能制造。     

复合涂层刀具加工RuT500的铣削力研究及参数优化

为探究和改善蠕墨铸铁RuT500的铣削力,基于单因素试验,选用TiAlN/AlCrN、TiCN/Al₂O₃复合涂层硬质合金刀具对RuT500进行铣削加工,结合响应面探究涂层和铣削参数对RuT500铣削力的影响规律,并进行了铣削参数优化。结果表明：相比于TiAlN/AlCrN复合涂层硬质合金刀具,TiCN/Al₂O₃复合涂层硬质合金刀具铣削RuT500时会产生更大的铣削力;对蠕墨铸铁铣削力影响最显著的因素是背吃刀量,其次是进给量,铣削速度对蠕墨铸铁铣削力的影响程度相对较少;铣削参数交互作用对铣削力的影响具有一定的显著性;取较大的背吃刀量a_p、适当的进给量f和较大的铣削速度v_c时,可以获得较低的铣削力F和良好的加工效率。     

PVD涂层刀具高速铣削CoCrMo合金的性能研究

目的为了提高涂层硬质合金刀具的切削性能,研究了物理气相沉积PVD法制备的涂层硬质合金铣刀在高速干式环境下的铣削性能。方法采用阴极电弧技术制备了TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层硬质合金铣刀刀头,通过一同沉积涂层的硬质合金圆片,间接测量得出涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数,并以CoCrMo合金为切削对象,进行了PVD涂层与无涂层刀具高速铣削下的对比试验。结果TiAlSiN显微硬度最高达3800HV,摩擦系数达0.3,TiAlN涂层平均膜厚为2μm,间接测得TiN、TiAlN以及TiAlSiN涂层的结合力依次为60、58、42N。在三者的切削性能中,TiAlSiN涂层的切削性能比TiAlN和TiN涂层的好,同等切削参数时,TiN刀具的高速铣削时间最短,TiAlSiN涂层的平均磨损值为0.1895,TiN的平均磨损值为0.3047。结论涂层中添加Al、Si,极大地提高了刀具的使用性能,改善了刀具切削过程中的耐磨性、红硬性,极大地延长了刀具的使用寿命。TiAlSiN涂层的硬度高,耐磨损性好,切削性能好,适合高速铣削加工。     

TiN涂层刀具切削淬硬H13钢切削性能试验研究

为研究TiN涂层刀具切削淬硬H13钢的切削性能,进行了TiN涂层刀具车削加工淬硬H13钢试验。分析了切削用量与切削力、切削温度的关系及涂层刀具磨损机制。研究得出切削速度、切削深度、进给量都对主切削力Fz和切深抗力Fx影响较大,对切削进给抗力Fy影响相对较小;切削速度对切削温度的影响最大;对刀具磨损观察发现刀具的前刀面有明显的月牙洼磨损,刀尖部位出现了微崩刃现象,后刀面出现磨粒磨损。研究结果为生产加工中优化切削用量及提高刀具寿命提供了技术支持和试验依据。     

氮化铬铝涂层PCBN刀具旋风硬铣切屑宏观特征研究

氮化铬铝具有比氮化钛铝更高的硬度和抗氧化性,能否作为PCBN刀具的涂层需要进行试验研究验证.通过对氮化铬铝涂层PCBN刀具在硬态旋风铣削淬硬钢GCr15平均硬度为63.5HRC)加工中,选用不同的切削参数、冷却方式和刀具个数的研究,从而得出氮化铬铝涂层PCBN刀具旋风硬铣加工的特点和应用范围,对涂层刀具的研究和切屑预报研究提供了依据.     

PVD涂层刀具铣削天然砂岩的表面形貌分析

为了研究砂岩材料的切削机理及其已加工表面形貌,通过PVD刀具对干式切削和乳化剂冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削实验进行分析。实验结果表明,当对石英颗粒密度较大的砂岩材料表面进行高速铣削时,湿式切削在已加工表面形貌和切屑形成及形貌上,都可以比干式切削获得更佳的表面质量。     

铝锂合金铸件的研究现状

本文对铝锂合金铸件的研究状况、合金熔铸难点及合金成分选择进行了论述。并且,讨论了杂质无素对铝锂合金性能的影响。     

响应面法优化2A97铝锂合金化铣工艺的研究

目的研究响应面法在优化2A97铝锂合金最佳化铣液配方中的可行性。方法在传统铝合金化铣氢氧化钠、硫化钠、三乙醇胺及溶解铝溶液体系,探索2A97铝锂合金化学铣切工艺,研究化铣液配方对2A97铝锂合金表面质量的影响,从而优化工艺参数并获得最佳化铣工艺。在单因素试验的基础上,以表面粗糙度为响应值,应用响应面法中的Box-Behnken设计四因素(氢氧化钠、硫化钠、三乙醇胺及溶解铝浓度)三水平试验,通过回归分析,得到了化铣液各组分参数对响应值的影响规律,并且通过优化分析得到了最佳2A97铝锂合金化铣液配方。结果通过响应面设计试验分析可得,当2A97铝锂合金化铣液配方为氢氧化钠130 g/L、硫化钠15 g/L、三乙醇胺50 g/L、溶解铝70 g/L时,采用该化铣液对2A97铝锂合金试样进行化铣,得到的试样表面平整一致,腐蚀速度为0.031 mm/min,粗糙度Ra=1.36μm,无晶间腐蚀及点蚀等缺陷。结论拟合模型决定系数R~2=0.967 927,说明模型的拟合性良好,可以采用响应面法对2A97铝锂合金化铣工艺进行分析,具有一定的参考价值。     

化学铣切在钛合金加工中的研究及应用

化学铣切是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。阐述了钛合金化学铣切的反应机理,对钛合金化学铣切的工艺过程以及影响因素,如零部件的表面清冼、防护层的涂覆、刻型等进行了探讨。钛合金零件的表面清洗一般采取用浸渍有机溶剂的棉布擦洗和热碱洗的方法。化铣保护涂层除了应具有良好的附着力和耐蚀性外,还应具有良好的可剥性以及与化铣溶液的配套性。在化学腐蚀过程中,除了要防止产生小孔和形成粗糙的表面外,还要防止材料发生氢脆。此外,还对化学铣切液各成分的作用以及化学铣切对表面粗糙度的影响进行了讨论。     

基于航空铸造钛合金Ti-6Al-4V高速铣削参数的表面质量及切削效率优化

目的研究高速铣削参数对航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量的影响规律及交互作用,并基于高速铣削参数对表面质量和材料去除率进行优化。方法采用Box-Behnken设计和二次回归正交实验法,建立高速铣削参数与表面粗糙度的显著不失拟回归模型,获得铣削参数影响表面粗糙度的显著性差异,挖掘高速铣削参数交互作用与表面粗糙度的关系;基于表面粗糙度回归模型及材料去除率,采用遗传算法(GA),对高速铣削参数进行多目标优化。结果铣削参数影响航空铸造钛合金Ti-6Al-4V试件表面粗糙度的显著性顺序为:切削深度>每齿进给量>切削宽度>主轴转速,其中切削宽度和主轴转速、每齿进给量和主轴转速的交互作用较为明显。利用遗传算法对铣削参数优化后,Ti-6Al-4V表面粗糙度较优化前提高44%,材料去除率提高70%,遗传算法优化后的试件表面粗糙度显著降低,表面刀路行距减小,纹理平均高度降低。结论由实验验证可知,通过响应曲面建立表面粗糙度显著不失拟回归模型具有较高的预测精度,基于遗传算法优化获得的铣削参数可有效提高表面质量和切削效率,对保证航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量具有较好的指导意义。     

面向钛合金微细铣削的等离子体电解氧化膜层的制备与性能分析

目的 降低TC4钛合金微小零件的铣削难度,提高表面加工质量和加工效率.方法 采用以NaAlO2为主要成分的电解液,借助等离子体电解氧化(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)作用,在TC4钛合金表面原位生长厚度约为20μm的疏松多孔氧化膜层.分别使用扫描电子显微镜、X射线能谱仪对氧化膜层的结构和组成进行表征,采用测力仪、白光干涉仪对氧化膜层微细铣削时的切削力和表面粗糙度进行测量.结果 氧化膜层为TC4钛合金原位生长所得,厚度较为均匀,约为20μm.结构疏松多孔,孔隙率高,孔洞分布较为均匀,与基体结合力差.与TC4钛合金相比,氧化膜层的弹性模量和硬度分别降低了79.8％和75.0％;相同切削参数下,三向铣削力分别降低了91.90％、78.13％和42.62％,表面粗糙度Ra值减小了52.6％.结论 该氧化膜层较传统膜层而言,有更加疏松多孔的结构,强度更低,可明显降低微细铣削的三向力,加工表面粗糙度明显降低,且无明显的顶部毛刺.该方法显著降低了TC4钛合金微细铣削的加工难度,有效改善了加工表面质量,验证了等离子体电解氧化的方法用于辅助铣削TC4钛合金的可行性.     

行星复合铣削及其刀具研究

行星复合铣削方法是复合加工方法的一种实现形式,该加工方法所产生的切削力较普通端铣加工的切削力有大幅度的降低,从而能有效地降低切削热、减少工件变形、提高刀具寿命。行星复合铣削方法切削力大幅度地降低的主要原因是该方法的切削轨迹使其能将厚切削层分解为细小的切削层,而该方法中的立铣刀的螺旋角和半径对实际切削力的影响很小。行星复合铣削方法在刀盘低速旋转时就能实现高速切削,有效地避开了高速旋转刀盘的动平衡问题,结合其切削力小的优势,通过增大刀盘直径并增加立铣刀数量来提高加工效率。行星铣刀采用行星轮系结构,能够达到行星复合铣削方法切削轨迹要求,具有扭矩大、运转可靠等优势。     

钛合金轴向超声振动铣削切削力仿真研究

针对钛合金难加工问题,将超声振动引入到对钛合金的铣削加工中,实现刀具、工件周期性接触分离,从而降低切削力、改善加工质量。以TC4为研究对象,以切削力为研究切入点,通过ABAQUS建立三维铣削仿真模型。对比分析超声铣削和普通铣削在切削力曲线特征以及数值大小上的差别,并通过观察切屑特征分析切削力的波动及稳定性。结果表明:轴向振动铣削有利于降低铣削过程中的切削力,提高切削稳定性。     

整体硬质合金铣刀铣削热实验研究

本文通过建立一种整体硬质合金铣刀铣削热研究的实验方法,在相同的切削条件下,利用人工热电偶法和红外测温法对3种不同刃数的整体硬质合金铣刀的铣削温度进行了测量,并运用有限长移动线热源数学模型计算出不同刃数的铣刀在铣削过程中传入工件和切屑的热量值。研究结果表明:相同的切削条件下,刀刃数目越多,铣削温度越高,实验结果与实际加工一致。     

基于正交试验的6061铝合金铣削工艺研究

建立铣削参数中主轴转速、进给速度、切削深度对6061铝合金铣削粗糙度影响的单因素试验方案,通过绘制铣削单因素对表面粗糙度的影响趋势曲线,分析各因素对粗糙度的影响规律及成因;再通过正交试验的极差、方差分析3个因素对6061铝合金表面粗糙度影响的强弱关系,最终确定粗糙度最优的因素组合。