低温微量润滑温度对表面粗糙度的影响实验

为了解低温微量润滑(CMQL)温度对工件表面粗糙度的影响,设计45钢的车削试验,在三组不同切削参数下进行干切削、浇注冷却、微量润滑(MQL)和不同温度的CMQL车削,然后测量试样表面粗糙度和用扫描电镜(SEM)观察表面形貌,探明不同润滑条件的粗糙度差异。实验结果表明,同样切削参数下,CMQL的粗糙度小于MQL;当温度低于某个值,CMQL的粗糙度小于传统浇注冷却; CMQL温度越低,获得粗糙度越小,但当低于某个温度,CMQL温度对粗糙度影响可以忽略不计;切削越剧烈,CMQL温度对粗糙度的影响越明显; CMQL对表面粗糙度的影响机理是强渗透性和强冷却能力。     

织构化刀具切削性能测试及切削温度仿真分析

研究织构化硬质合金刀具对切削Ti6Al4V钛合金性能的影响。在干切削和低温微量润滑(CMQL)条件下,通过开展无织构和织构化刀具切削试验,分析不同刀具在不同润滑条件下切削力和摩擦因数变化规律。结果表明:微沟槽刀具在CMQL条件下的切削性能最好,在干切削条件下的切削性能最差,表明微沟槽在CMQL条件下能有效改善刀具的摩擦学性能,而在干切削条件下反而增大了刀具的摩擦磨损。通过仿真分析织构化刀具高速干切削条件下的切削温度,结果表明:织构化刀具干切削条件下的切削温度高于无织构刀具,这是因为表面织构增大了刀具表面的粗糙度,加剧了刀-屑界面摩擦。     

TC4钛合金车削工艺参数优化

基于正交试验和极差分析的方法,以工件表面粗糙度Ra值为评判指标,研究了TC4钛合金粗加工切削参数,并通过单因素实验法进一步优选了其精加工切削参数,同时对相同切削参数下涂层和无涂层硬质合金刀具的磨损情况进行了分析。研究表明:TC4钛合金粗加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.4mm、f=0.1mm/r;TC4钛合金精加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.2mm、f=0.1mm/r;由于UE6020涂层硬质合金刀具的涂层中含有Ti C,其与工件中的Ti元素亲和扩散,致使UE6020涂层刀具的耐用度低于US735刀具。     

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.     

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。     

加工TC4钛合金发动机叶片球型刀的试验研究

针对发动机TC4钛合金叶片的切削加工,通过生产部门大量的切削试验,确定了合理的刀具材料、几何角度、切削用量以及粗、精加工条件下刀具的相对磨钝标准。并用试验验证了粗、精加工条件下几何角度和切削用量对球型刀耐用度的影响以及表面粗糙度值随切削时间的变化规律。试验结论对硬质合金球型刀切削TC4钛合金叶片具有实际的指导意义与参考价值。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。     

TC4铣削中超临界CO2混合油膜附水滴的冷却润滑性能

在干切削、超临界CO2（scCO2）以及scCO2与油膜附水滴(OoW)混合三种绿色切削方式下对钛合金进行了铣削试验。通过单因素试验分析了铣削参数和冷却润滑方式对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响规律,研究了scCO2与OoW混合冷却方式在钛合金铣削中的冷却润滑性能。结果表明,三种冷却润滑方式下,随着切削速度、每齿进给量和径向切宽的增大,切削力和切削温度均呈现增大趋势;当切削速度进一步增大时,依据高速切削加工理论,切削力和温度有增长变缓和下降的趋势;不同加工参数下,相比干切削和scCO2,scCO2与微量油膜附水滴混合冷却方式能有效减小切削力和降低切削温度,并获得良好的加工表面,具有良好的冷却润滑性能。     

基于均匀和正交设计的钛合金高速切削仿真研究

为了减少试验次数、提高效率,通过建立基于JC材料本构模型和绝热剪切失效准则的二维切削仿真模型,运用有限元ABAQUS软件在试验前对钛合金TC4进行高速切削模拟。对比均匀和正交两种设计方法在揭示切削参数对表面粗糙度影响规律中的优缺点,为试验研究优选一种设计方法,同时也揭示仿真中切削速度、进给量和轴向切削深度3个切削参数在高速切削条件下对表面粗糙度的影响规律,为试验加工研究切削参数对表面粗糙度的影响规律奠定基础。     

粗加工切削参数对钛合金多工步加工过程的影响

在传统单工步切削加工的基础上,研究多工步粗加工切削参数变化对精加工的影响。通过正交试验设计高速车削加工,固定精加工切削参数,分析粗加工切削参数变化对精加工切削力、表面粗糙度、表面残余应力以及表面变质层的影响。结果表明,粗加工切削速度对精加工切削力和表面粗糙度影响最大,进给量对残余应力影响最大,进给量和切削深度对变质层的影响都很大。这是由于多工步加工时,粗加工加工硬化和软化使表层力学性能发生变化,继而对精加工产生影响。通过研究粗加工切削参数变化对钛合金多工步切削加工的影响,进一步优化多工步切削加工参数,提高表面质量。     

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。     

钛合金绿色切削加工工艺优化研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,采用含交互作用的正交试验方法,研究分析了冷却方式(传统切削液、微量润滑MQL和油膜附水滴OoW)、切削转速、进给速度和切削深度四个因素对铣削过程中切削力、表面粗糙度和刀具磨损的影响。结果表明,具有良好润滑性能的MQL技术切削合力比OoW总体更低;采用MQL和传统冷却液的粗糙度接近且优于OoW。冷却方式和进给速度对切削合力的影响程度高于冷却方式与其他切削参数交互作用;冷却方式和切削转速的交互作用对粗糙度的影响程度最高。MQL绿色冷却因良好的润滑效果,相比OoW能更好地抑制后刀面磨损,有望取代传统冷却液进行钛合金的绿色加工。     

基于液氮低温冷却的钛合金铣削技术研究

针对钛合金难加工特性导致的切削力大、切削温度高和刀具寿命低等问题,通过研制与数控加工机床集成应用的液氮冷却施加装置,进行液氮低温冷却条件下钛合金铣削试验研究,测试干切削、切削液浇注、微量润滑和液氮冷却方式下铣削钛合金的切削力、表面粗糙度进行对比分析,并且进行了不同加工刀轨条件下冷却方式对刀具失效形式影响的试验研究,研究结果表明:在切削速度120 m/min的情况下,液氮低温冷却方式有利于减小切削力和表面粗糙度,而且能够有效抑制刀具崩刃的产生,比切削液浇注的方式能更有效地提高刀具寿命。     

高速车削SiCp增强铝基复合材料表面粗糙度试验

SiCp/Al复合材料高速车削时,存在表面缺陷形态多变、表面粗糙度值过大、表面质量差等问题.为了探究影响高速车削表面粗糙度的切削参数,获得较好的表面粗糙度,设计了基于切削速度、进给量、切削深度、刀尖圆弧半径4个切削参数的16组正交试验.通过进行正交切削试验,获得4参数不同水平下的零件表面粗糙度值,通过田口方法研究了SiCp/Al复合材料高速车削时的最佳加工参数,并建立了表面粗糙度的经验公式.最后,再次进行切削试验,试验结果验证了两种表面粗糙度预测方法的有效性及正确性.     

涂层刀具高速铣削模具钢SKD11的表面粗糙度模型预测

为有效控制和预测高硬度模具钢加工的表面质量和加工效率,通过设计正交切削试验,研究了在不同切削参数组合(主轴转速、进给速度、轴向切削深度和径向切削深度)及冷却润滑方式条件下、Ti Si N涂层刀具对模具钢SKD11(62HRC)的高速铣削。应用BP神经网络原理建立表面粗糙度预测模型,并进行试验验证其准确性。研究表明,在不同加工条件下,基于BP神经网络模型建立的涂层刀具铣削模具钢SKD11表面粗糙度模型有较好的预测精度,其预测误差在3.45%-6.25%之间,对于模具制造企业选择加工工艺参数、控制加工质量和降低加工成本有重要意义。     

TC4钛合金干切削镗孔工艺参数优化研究

镗孔加工是影响飞机制造精度、效率和质量的关键工艺方法。而关键部位的干切削加工要求给TC4钛合金孔的镗削加工提出了新的技术挑战。本研究通过设计TC4钛合金高速干切镗孔正交实验，在镗孔尺寸精度满足要求的基础上，分析了工艺参数对刀具磨损、表面粗糙度、切屑形貌等关键结果和过程要素的影响规律，建立了对应的数值关系方程，开展了以切削效率为目标的工艺参数优化，优化后的工艺参数组合较原有工艺切削效率提升28.05%。开展优化后工艺参数镗孔验证实验，结果表明，刀具磨损量、表面粗糙度和切屑形貌等均达到加工要求。     

低温喷雾射流冷却高速铣削钛合金加工性能研究

钛合金是一种难加工材料,主要是因切削区温升过高,刀具磨损严重,影响加工表面质量。为了降低切削区温度,提高钛合金的高速切削加工性,采用低温喷雾射流冷却技术,对TC4进行高速铣削加工性能试验。结果表明:相对于低温冷风和MQL,低温喷雾射流冷却具有更强的导热冷却作用,能有效地降低切削温度、减少刀具磨损、改善加工表面粗糙度及切削加工性。用水作为喷雾冷却介质,无毒害作用,是一种绿色制造技术,具有良好的发展前景。     

钛合金车削中的低温油膜水滴冷却润滑技术

简述了低温油膜水滴(cryogenic Oils on Water,低温OoW)切削液的冷却润滑原理。通过测量常规浇注、低温冷风和低温OoW切削液三种冷却润滑方式下切削钛合金的切削温度、刀具寿命和工件表面质量的对比试验,研究低温OoW切削液的冷却润滑性能。试验结果表明,低温OoW切削液具有良好的冷却润滑效果,能有效降低切削温度、提高刀具寿命和降低表面粗糙度值,且在切削速度提高时,对比效果更为明显。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速铣削切削力实验研究

为研究冷却润滑介质及切削参数对TB6钛合金切削力的影响,在干式、低温冷风、常温微油雾3种冷却润滑条件下进行涂层硬质合金绿色切削TB6钛合金试验。通过多元回归分析法,建立3种冷却润滑条件下切削力的经验公式,研究工艺参数对切削力的影响。研究表明,相同工艺参数下,干式切削切削力最大,低温冷风次之,微油雾润滑条件下的切削力较干切降低20%。采用硬质合金刀具铣削TB6钛合金,应选择微量油雾作为冷却润滑介质,切削参数应选择大的切削速度和径向切深,适当的进给量和轴向切深。     

低温氮气射流对钛合金高速铣削加工性能的影响

在钛合金的高速切削过程中，切削区温度很高，加速了刀具的磨损，限制了切削速度的进一步提高。为降低切削区温度、防止刀具的氧化磨损，提出在低温氮气射流条件下进行钛合金的高速铣削加工。在干铣削、浇注切削液、常温氮气油雾、低温氮气射流和低温氮气射流结合微量润滑等冷却润滑条件下进行了钛合金的高速铣削对比试验。试验结果表明，低温氮气射流结合微量润滑能够最有效地降低铣削力，抑制刀具磨损。借助扫描电镜的检测手段，研究了不同冷却润滑条件下刀具的失效形式。指出在低温氮气射流条件下高速铣削钛合金时，只要热裂纹的形成与扩展未引起刀具的崩刃及刀面的剥落，进一步降低低温氮气的温度将提高刀具的使用寿命。