基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究

目的 探究钛合金清洁切削过程中能量消耗的变化与加工表面完整性的关系，通过切削参数优化选择，以实现加工表面质量的控制，从而提高钛合金高效洁净制造零件的使用寿命和服役性能。方法 本文提出一种基于能量消耗的过程签名方法，来描述多工步清洁切削加工过程与加工表面完整性的相互影响。建立了净切削比能计算模型，结合钛合金两工步铣削试验，分析了粗加工参数变化对粗加工、精加工切削力，以及净切削比能的影响规律，并进一步对两工步加工过程中的净切削比能展开研究。本文研究了不同粗加工参数条件下粗加工和精加工表面残余应力及微晶尺寸的变化规律。结果 切削力和切削参数的变化均会影响净切削比能的大小。多工步切削加工过程中，粗加工和精加工切削参数的不同会改变净切削比能，进而引起表面完整性的变化。对切削比能影响最大的是径向切深，其次是进给量、切削速度。随着进给量和径向切深的增大，切削比能降低；随着切削速度的升高，净切削比能先增大后减小。净切削比能较大时，加工表面层残余应力较大，微晶尺寸较小。结论 在保证加工质量的前提下，从节能降耗的角度出发，选取合适的切削速度、较大的切削深度、进给量，从而降低净切削比能、减少能量消耗，提高加...     

切削参数对车削20CrMnTi表面粗糙度的影响及优化研究

20CrMnTi是一种广泛应用于齿轮制造的材料。为提高20CrMnTi精加工的表面质量、加工效率,以车削20CrMnTi钢的表面粗糙度为研究对象,设计正交试验,在数控车床GENOS L250E上进行硬质合金刀具车削试验,探究切削参数（切削速度、进给量、背吃刀量）对表面粗糙度的影响。并通过多元回归建立切削参数与表面粗糙度的关系模型,从而构建以加工效率、表面粗糙度为目标的多目标优化模型,通过粒子群算法对切削参数进行优化。试验结果表明：使用优化后的切削参数加工可以减小表面粗糙度、提高加工效率。     

高速铣削天然大理石切削特性研究

为了给大理石材料表面完整性研究提供充分的依据,使大理石材料高速铣削加工参数得到优化。该实验在不同的切削参数下对大理石试件进行铣削加工,分析了大理石材料的切削机理,采用扫描电镜观察加工后大理石试件表面形貌,分析了加工参数的变化对表面质量的影响。发现随着主轴转速的提高,加工表面质量不断提高,但切削深度的增加,使大理石加工表面质量降低。     

基于正交试验的高速铣削表面质量研究

高加工速度和高表面质量是高速铣削加工技术追求的目标之一。通过分析,找到影响其表面质量的主要因素,设计4因素4水平正交试验,即在刀具参数不变的条件下,研究主轴转速、加工速度、轴向深度、径向深度的不同切削参数对表面质量的影响,找出影响表面质量的决定性因素,为实际操作者选取参数提供参考。     

基于正交试验的高速铣削表面质量研究

高加工速度和高表面质量是高速铣削加工技术追求的目标之一。通过分析,找到影响其表面质量的主要因素,设计4因素4水平正交试验,即在刀具参数不变的条件下,研究主轴转速、加工速度、轴向深度、径向深度的不同切削参数对表面质量的影响,找出影响表面质量的决定性因素,为实际操作者选取参数提供参考。     

硬质合金车梳加工中切削颤振的研究

车梳加工是现今汽车发动机曲轴主轴颈粗、半精加工时广泛应用的切削工艺。本文介绍了车梳加工的切削机理及其应用。通过车梳拉专用机床以及自行搭建的颤振实验平台来检测工件每时每刻的振动位置,以此来比较梳型刀片与普通车刀片的切削颤振情况和加工表面质量以及针对精加工的各切削参数对车梳加工切削颤振的影响。实验结果表明:在相同切削参数和切削余量下,梳型刀片的切削颤振大于C型刀片,加工表面粗糙度略低于C型刀片,切削效率则远远高于C型刀片;背吃刀量和进给速度增大时梳型刀片切削颤振增大,主轴转速增大时切削颤振减小。     

圆刀片刃口磨削表面形貌控制研究

针对圆刀片磨削加工后表面质量不均匀的现象,研究了硬质合金圆刀片刃面磨削加工工艺中砂轮倾角和砂轮粒度对刃面质量影响。通过运动学分析,建立了切削表面纹理与切削工艺参数的数学关联模型,揭示切削参数对切削模式、表面纹理的影响规律。利用光学三维形貌仪测量了不同位置的刃面微结构及面粗糙度,对比了双区域磨削、单区域磨削和砂轮粒度对表面形貌的影响。结果表明,单区域磨削的面粗糙度具有更好一致性,多区域磨削具有更低的面粗糙度,对于精加工选用单区域磨削可有效也提高圆刀片表面质量。     

车削DT4E纯铁刀具材料适配性研究

针对纯铁切削过程中粘刀、刀具磨损快等问题,进行了纯铁和刀具材料的适配性试验,分别使用硬质合金刀具HTI10、涂层刀具VP15TF和金属陶瓷刀具NX3035车削电工纯铁DT4E工件,在车削过程中测量刀具磨损量,使用能谱分析(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)研究刀具磨损机理,分析刀具磨损对切削性能的影响。结果表明:金属陶瓷刀具NX3035更适合纯铁的切削加工,刀具磨损最小、切削力最平稳,能获得最好的已加工表面质量;刀具在纯铁切削中的主要磨损形式为后刀面均匀磨损和V型沟槽磨损,主要磨损机理为高温下的粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损的综合作用。     

高速铣削表面粗糙度的研究

通过在HSM－700型高速铣床上的正交铣削试验，联系平时实际的生产加工情况，分析高速铣削的切削加工参数对零件表面粗糙度的影响。通过分析不同铣削参数下的零件表面粗糙度和切屑变形，为高速加工切削参数的选择和表面质量的控制提供依据。     

超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验

切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削（Conventional cutting,CC）与超声振动辅助切削（Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC）两种加工方式,通过有限元仿真软件 Abaqus 对 20%SiCp / Al 复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC 颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及 Al 基体撕裂是影响 SiCp / Al 复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力（主切削力）降低 33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为 531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题, 对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。     

面向绿色高表面质量制造的硬态车削工艺多目标参数优化

目的 为了进行硬态车削绿色制造与工艺性能协同优化研究,提出一种同时考虑碳排放量和表面粗糙度的多目标优化方法。方法 首先,通过分析硬态车削过程中切削参数、工件材料、刀具材料等因素对切削功率的影响建立碳排放目标函数,针对工件的表面粗糙度受到切削条件、工件材料、刀具材料等诸多因素的影响,利用正交试验和广义回归神经网络建立轴承硬态车削表面粗糙度目标函数。然后,考虑加工过程中机床特性和硬车实际工况等约束条件,建立以切削参数为优化变量,以碳排放量和表面粗糙度为优化目标的多目标优化模型,引入权重系数将其转化为单目标优化模型。最后,利用遗传算法对优化模型进行优化求解,深入分析切削参数对优化目标的影响。结果 在工厂实际轴承产品硬车试验中验证了优化模型的有效性,结果表明,切削速度为225 m/min、进给量为0.08 mm/r、背吃刀量为0.10 mm时,碳排放量和表面粗糙度的综合优化指标最低。相比优化前,虽然碳排放量上升了13.05%,但表面质量提升了34.44%。结论 研究结果对面向绿色制造的轴承硬车工艺参数优化提供理论方法有重要意义。     

微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验

针对高速微切削过程中微型车刀表面摩擦磨损严重的问题,利用表面非光滑微织构减摩减阻原理,在高速微切削用车刀表面利用激光加工技术制备了微槽、微坑织构,研究了激光加工参数与微织构形貌之间的关系;分析了微织构的摩擦学特性;利用自行研制的高速微车削单元进行微织构刀具及无织构刀具的高速微切削SUS304不锈钢的对比试验,从切削力、切削温度、刀屑接触状态、切屑形态以及已加工表面粗糙度对微织构车刀性能进行评价。结果表明:微槽、微坑织构均可以有效降低刀具表面摩擦因数;在高速微切削过程中可以减小切削力、切削温度,降低刀屑接触长度,改善切屑形态,尤其是微坑织构可明显改善表面质量,可以应用到SUS304不锈钢的高速微加工。     

A Model for Surface Roughness in Ultraprecision Hard Turning

Numerical modelling procedures to predict surface roughness in turning processes have been in use for more than forty years. However, the procedures available to date do not correlate well with hard turning. A novel numerical model is presented which incorporates process disturbances such as tool cutting edge defects and machine vibration in hard turning and thus their effect on the achievable surface roughness. It includes a material partition equation to address the behaviour of chip removal and deformations during the cutting process; it also allows additional information to be derived about the mechanism of generation involved at a given point on the surface. Experimental results show good correlation of calculated with measured roughness parameters even at low feed rates.     

超声振动车削光整技术研究

探讨了超声车削光整加工中各工艺参数对工件表面粗糙度的影响,利用田口试验方法分析了各水平因素与试验指标之间的关系并研究了最佳的加工工艺参数组合。实验结果表明,附加超声振动进行车削加工的光整效果明显优于不加超声振动进行光整加工的效果。未附加超声振动时,对表面粗糙度影响最大的因素是转速,影响最小的是进给量。附加超声振动时,对工件表面粗糙度影响最大的因素是转速,影响最小的是压深。     

新型微坑车刀切削AISI4140残余应力影响因素分析研究

为了探究切削用量对新型微坑车刀切削工件表面残余应力的影响规律,应用AdvantEdge切削仿真软件,结合单因素和正交实验,通过微坑车刀和原车刀切削AISI_4140仿真及实验验证。结果表明,原车刀和微坑车刀残余拉应力随切削速度增大,先增大后减小,随进给量的增大而减小,总体上,微坑车刀切削工件残余拉应力更小。残余压应力随切削速度增大,微坑车刀切削工件先增大后减小,随进给量增大先增大后减小。原车刀几乎不变。切削用量对微坑车刀切削工件残余应力影响,进给量最大,切削速度次之,切削深度最小。通过实验验证,相同切削条件下,微坑车刀降低了加工工件表面残余拉应力,提高了加工工件表面质量,一定程度提高了工件的服役寿命。     

Turning of advanced Ni based alloys obtained via powder metallurgy route

Nickel based alloys (RR_X) manufactured via powder route are considered the next generation materials that can offer increased efficiency of gas turbine engines. Their chemistry and mechanical properties indicate even lower machinability than the current disc alloys. The paper reports on specifics when rough and finish turning these new Ni based alloys. Tool life, surface finish, workpiece surface integrity and residual stress distributions have been used as multi-objective quality criteria to assess the capability of shaping RR_X alloys. The optimised cutting parameters/route was then employed to produce surfaces in low cycle fatigue samples to demonstrate machining capability to Airworthiness Authorities.     

车削材料对刀具振动特性影响的试验研究

采用两种试验方案分别对相同直径的铝棒和尼龙棒进行相同车削参数的车削试验,利用嵌入式振动信号分析仪及压电加速度传感器,拾取刀杆表面的振动信号,通过频域分析,得到了两种车削试验方案中各个振动信号最大自功率谱密度的均值ρ随车削参数的变化规律。研究表明:保持主轴转速及背吃刀量不变,随着进给速度的增加,车削铝棒时的均值ρ减少而车削尼龙棒时的均值ρ增大,使得较高进给速度下车削尼龙时的均值ρ反而高于车削铝棒。较低进给速度下,车削铝棒时刀具表面的振动比车削尼龙棒时的振动强烈,其均值ρ是车削尼龙棒时的4.02倍;保持进给速度及背吃刀量不变时,随着主轴转速的增加,相应于两种材料的车削振动均值ρ先增加后减少。转速少于700 r/min时,铝棒的ρ值增加缓慢,尼龙材料的ρ值迅速增加,并超过铝棒;主轴转速较低时,车削铝棒比车削尼龙棒所引起的车削振动剧烈。转速超过700 r/min时,两种车削材料相应的ρ值均降低,最后均值ρ趋于一致。     

304不锈钢车削的高压断屑技术研究北大核心

针对304不锈钢的车削过程中铁屑折断难,经常导致铁屑缠刀、加工表面划伤、排屑困难、影响自动化生产线的稳定运行等问题,设计开发7 MPa高压供液系统为车削过程提供高压冷却液。在高压冷却环境下,试验比较304不锈钢在粗、精加工的不同车削参数、刀片情况下的铁屑状态。研究结果表明,7 MPa高压冷却可以解决304不锈钢精加工铁屑不易折断的问题。铁屑的长度与冷却压力、切削参数、刀片有关,通过匹配适当的切削参数和刀片,铁屑长度可以被控制在较短的范围内。在此基础上,提出了一套针对304不锈钢车削加工的高压断屑方案,实现铁屑的可靠折断。     

数控车削45调质钢粗糙度影响因素研究

以加工表面粗糙度与切削用量的关系为研究对象,采用单因素试验方法,利用硬质合金刀具对45调质钢进行湿式车削试验,测量得到选定参数条件下的加工表面粗糙度值,对试验结果进行分析。结果表明:在试验采用的切削参数范围内,表面粗糙度随进给量的增加而近似成线性增加;背吃刀量从0.05 mm增加到0.10 mm时,表面粗糙度减小,从0.10mm到0.20 mm时,表面粗糙度增加;切削速度从500 r/min到1 000 r/min时,加工表面粗糙度呈减小趋势,从1 000r/min到1 400 r/min时出现略为增加的趋势;该研究对实际加工45调质钢具有一定的指导意义,也可为合理选择切削用量提供理论参考。