钛合金高速铣削表面完整性研究

研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了高速铣削钛合金TC4已加工表面完整性的问题,重点研究了表面粗糙度、表面变质层等因素对表面完整性的影响。研究结果表明,切削速度在v=200～350m/min范围,钛合金TC4高速铣削获得的加工表面完整性较好。     

TC4钛合金铣削刀具C形刃几何参数优化实验研究

通过对TC4钛合金进行侧铣加工,采用正交设计方法研究了硬质合金立铣刀侧刃几何参数对切削力和表面粗糙度的影响,用极差法分析了刀具几何参数对铣削力的影响;并以最小表面粗糙度为目标,采用田口法对刀具几何参数进行了优选。结果表明:螺旋角对铣削力的影响最大,对F_x、F_z,C形刃宽度影响次之,C形刃角度的影响最小;对于F_y,C形刃角度次之,C形刃宽度的影响最小;当螺旋角为25°、C形刃宽度为0.2mm、角度为-25°时可获得最小表面粗糙度。     

PCD刀具高速铣削钛合金表面粗糙度的研究

通过利用回归正交设计和单因素试验设计方案进行了PCD刀具高速铣削钛合金TA15的粗糙度试验。建立了表面粗糙度与铣削用量之间的数学模型,并进行了方差分析,验证了模型的可靠度。单因素试验中对影响表面粗糙度较大的因素做了重点研究,分析了影响机理。试验为合理选择PCD刀具高速铣削参数,保证良好的加工表面品质提供了依据。     

高速铣削时钛合金刀具的磨损及对工件表面粗糙度的影响

观察高速铣削钛合金刀具时后刀面及被加工表面的形貌,通过对刀具后刀面磨损量和被加工表面粗糙度值的测量研究了刀具磨损对被加工表面粗糙度的影响,揭示了钛合金铣削加工时提高表面质量的规律。     

铣削对SLM增材TC4钛合金表面完整性和疲劳性能的影响

针对激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金表面质量差和疲劳性能低等问题,采用三点弯曲疲劳试验测试了铣削前后增材件的疲劳性能,研究了铣削工艺对增材件表面完整性和疲劳性能的影响规律。结果表明,增材件经过铣削加工后,表面粗糙度Ra由12.57μm降至0.32μm;表面硬度由353.0HV提高至434.3HV;疲劳寿命由48 272周次提高至155 463周次,疲劳源萌生位置由表面及次表面转移至内部,疲劳断裂模式由准解理断裂过渡到韧性断裂。增材件经铣削加工后,表面完整性得到极大的改善,可抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,疲劳性能得到显著提升。     

球头铣刀刀具姿态对钛合金加工表面完整性的影响

球头铣刀铣削薄壁试件时,刀具姿态对加工表面完整性有着重要的影响。通过试验研究了刀具姿态对钛合金表面粗糙度、残余应力场、显微硬度场和微观组织的影响规律。研究结果表明水平向上走刀方式获得的表面质量优于垂直向上走刀方式;在水平向上走刀方式下,刀轴倾角为40°时获得的表面质量较优。     

刀具几何参数对钛合金TB6切削力的影响研究

切削力是金属切削过程的重要物理参数之一,直接影响到工件质量、刀具寿命、机床功率消耗,是分析设计机床、刀具、夹具的重要因素。本文使用田口方法,以切削力为指标,对刀具几何参数中的前角、后角、螺旋角进行了分析优化。采用L9(34)正交试验表,设计了不同几何参数的刀具,对每组参数组合进行了切削试验,得到了在相同切削条件下的切削力。利用信号与干扰比分析、方差分析研究了不同几何参数对切削力的影响,获得了切削力最小情况下的刀具的最优几何参数组合。最后,使用优化后的几何参数实际验证了该方法的有效性。     

钛合金铣削刀具磨损对表面完整性影响研究

为了掌握钛合金TC4铣削过程中刀具磨损对表面完整性的影响规律,通过对不同刀具后刀面磨损量下铣削钛合金工件的表面完整性测试,得出了刀具磨损对表面完整性的影响规律,并对其影响机理进行了分析.结果表明,在刀具处于初期磨损和正常磨损阶段,刀具的挤光效应引起的压应力占主导地位,而在刀具剧烈磨损阶段,加工过程中的热塑性变形引起的拉应力占主导地位;随着刀具后刀面磨损量的增加,刀具正常磨损阶段粗糙度值缓慢增加,剧烈磨损阶段粗糙度值迅速增加;随着刀具后刀面磨损量的增加,已加工表面的显微硬度值和表面层的硬化深度都随之增大.     

钛合金铣削刀具设计方法研究

钛合金属典型的难加工材料,文中从介绍钛合金的加工特点入手,提出一种新的钛合金铣刀设计方法,加工实践表明,该铣刀可提高切削效率及刀具寿命,改善钛合金切削加工困难状况。     

刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削加工的影响

针对钛合金切削过程中刀具易磨损的问题,深入研究了对刀具几何参数对钛合金Ti6A14V切削过程的影响.将正交切削数值模拟与试验相结合,研究了高速切削Ti6A14V过程中刀具几何参数(前角、后角、刀尖圆弧半径)对切削力的影响规律,同时,也研究了刀具几何参数对锯齿状切屑形成的影响规律.     

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。     

钛合金精密铣削的表面粗糙度研究

进行了精密铣削钛合金粗糙度试验研究,采用正交分析方法,分析切削三要素铣削速度、进给量、铣削深度对表面粗糙度的影响规律,试验采用直径为2mm的3刃铣刀进行铣削。试验结果表明：表面粗糙度影响顺序依次是进给量、切削速度、切削深度。进给量选为0．01—0．05mm／min时,表面粗糙度随进给量的增大而增大。铣削深度在60—150μm、铣削速度在18．84-47．10m／min试验范围内,最优铣削速度为37．68m／min。而铣削深度对钛合金表面粗糙度影响不大。     

CFRP及叠层结构螺旋铣孔专用刀具切削性能评价

碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万,装配过程中的制孔效率与质量直接决定了客机整体装配效率及关键结构件的疲劳寿命,从而间接影响了客机的生产成本以及飞行可靠性。随着飞机数字化装配的快速发展,传统的钻孔工艺会产生很多加工缺陷,工序复杂,加工孔质量不能满足要求,因此,有必要优化制孔工艺,设计新型专用刀具。本文通过研究螺旋铣孔运动学特性,分析螺旋铣孔的工艺特点,设计了一种新型螺旋铣孔专用刀具,并以加工过程的轴向切削力、出入口加工质量以及刀具磨损为评价指标,验证该新型专用刀具的切削性能。结果表明,专用刀具在干切削条件下能够实现复材孔无分层、钛合金孔无毛刺加工,大幅提高刀具寿命,解决了传统立铣刀对CFRP及CFRP/钛合金叠层结构进行螺旋铣孔时刀具寿命低、加工质量差等问题。     

细晶粒硬质合金刀具铣削钛合金损坏机理的研究

基于用Y330细晶粒硬质合金刀具高速铣削Ti6Al4V钛合金的试验,分析了刀具的损坏形态和失效机理。结果表明,在给定的切削条件下,刀具的损坏形态以崩刃和灼烧为主,同时伴有表面材料扩散。据此提出了延长刀具寿命、提高加工效率的途径。     

铣削钛合金加工表面形貌特征参数的预测

钛合金在铣削过程中受迫振动明显,刀—工接触关系不断变化,加工表面形貌特征参数难以预测,已成为制约加工表面质量进一步提高的瓶颈。针对铣削振动与加工表面形貌的非线性随机变化特性进行了切削钛合金试验,采用高斯过程回归法构建铣削振动作用下的加工表面形貌高斯过程模型。分析刀齿误差和铣削振动对加工表面形貌特征参数的影响规律,为以加工表面质量分布一致性为前提的铣削钛合金工艺设计提供参考依据。     

Experimental Study on Cutting Forces and Surface Integrity in High-Speed Side Milling of Ti-6Al-4V Titanium Alloy

This article is concerned with the cutting forces and surface integrity in high-speed side milling of Ti-6Al-4V titanium alloy. The experiments were conducted with coated carbide cutting tools under dry cutting conditions. The effects of cutting parameters on the cutting forces, tool wear and surface integrity (including surface roughness, microhardness and microstructure beneath the machined surface) were investigated. The velocity effects are focused on in the present study. The experimental results show that the cutting forces in three directions increase with cutting speed, feed per tooth and depth of cut (DoC). The widths of flank wear VB increases rapidly with the increasing cutting speed. The surface roughness initially decreases and presents a minimum value at the cutting speed 200 m/min, and then increases with the cutting speed. The microstructure beneath the machined surfaces had minimal or no obvious plastic deformation under the present milling conditions. Work hardening leads to an increment in micro-hardness on the top surface. Furthermore, the hardness of machined surface decreases with the increase of cutting speed and feed per tooth due to thermal softening effects. The results indicated that the cutting speed 200 m/min could be considered as a critical value at which both relatively low cutting forces and improved surface quality can be obtained.     

钛铝金属间化合物铣削加工试验研究

γ-TiAl金属间化合物是新型航空材料,由于室温延展性低,在切削过程中很难形成塑性变形,试验加工表面出现材料拉出、片层结构直接破坏的现象,加工表面质量差。本文通过对γ-Ti Al进行加工试验,研究切削参数对加工表面质量和加工表面横截面的微观形貌的影响,结果表明在片层方向与加工表面垂直的区域发生片层结构扭曲,产生塑性变形,随着切削深度的降低或进给速度的增加,加工表面塑性变形减小,加工表面质量变好。