基于响应曲面法的GH4169铣削参数优化及实验研究

机械加工的表面质量会极大地影响零部件的使用寿命。该文以降低镍基高温合金GH4169加工过程中的表面粗糙度为目标，对镍基高温合金GH4169的铣削参数进行优化。基于响应曲面法分析了铣削参数(转速、进给量、切削深度)对表面粗糙度的影响规律，建立了铣削参数与表面粗糙度之间的二次多项式模型并进行了验证，确定了降低表面粗糙度的最优工艺参数组合。研究结果表明，当A=928.34 r/min,B=243.35 mm/min,C=0.2 mm时，粗糙度可达到0.143μm。采用最优参数组合进行加工实验，并对铣削加工后的表面粗糙度进行测量，得出粗糙度实测值与模型预测值的相对误差为0.2%,可见所建立的模型是准确的。可满足某些航空航天高精度零部件表面质量特性，因此该模型对GH4169铣削加工具有指导意义。     

GH4169镍基高温合金表面加工硬化研究

基于高速铣削GH4169镍基高温合金正交试验,借助截面法对每组加工参数下得到的材料表面进行硬度测量,记录并分析所得硬度值。通过分析可知,GH4169镍基高温合金加工性能差,加工硬化程度在110.5%-127.5%之间。通过对正交试验数据的极差分析,得到对其表面加工硬化影响的主次因素依次是铣削速度、切削深度、每齿进给量。并且随着铣削速度的增加,GH4169镍基高温合金的表面加工硬化程度逐渐降低;随着切削深度的增加,高温合金的表面加工硬化程度逐渐升高;每齿进给量对高温合金的表面加工硬化的影响很小。     

基于响应曲面法的GH4169镍基高温合金干车削参数优化试验

GH4169镍基高温合金具有优异的高温强度、塑性、耐腐蚀性和抗疲劳性能,广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机的涡轮叶片等高温部件,而其热导率低、导热性差、加工硬化倾向大,是典型的难加工材料。采用正交试验法和响应曲面法,研究了涂层硬质合金刀具干式车削GH4169镍基高温合金的切削力和已加工表面粗糙度。通过正交实验研究了加工参数对切削力和已加工表面粗糙度的影响;通过回归分析建立了加工参数与切削力、已加工表面粗糙度的回归方程,并揭示了切削力、表面粗糙度与切削参数的响应关系;基于正交试验数据,通过多目标规划,优化得到了涂层刀具车削加工GH4169镍基高温合金的切削参数。     

镍基合金车削表面粗糙度理论分析与实验研究

高温合金GH4169具有良好的机械性能,广泛应用于航空、精密装配等领域。在精密车削加工中难以保证零件表面粗糙度要求。为了研究切削参数对加工表面粗糙度的影响关系,根据正交试验数据,运用极差与方差分析出切削三要素对加工表面粗糙度的影响关系,预测出表面粗糙度与切削三要素之间的最优模型,对分析表面粗糙度与切削三要素之间的响应关系,基于最优预测模型,运用多目标线性规划模型优化参数,得出在切削GH4169过程中的最优参数,为以后加工GH4169奠定了理论基础。     

GH4169插铣参数对切削力的影响规律研究

为了优化高温合金GH4169插铣加工过程中的切削参数,采用正交试验法进行高温合金GH4169的铣削试验。基于试验法建立了切削力与切削参数之间的经验公式,分析了各切削参数对切削力的影响规律。运用方差分析法检验了经验公式的显著性。结果表明:F_x、F_y、F_z都随着切削速度V_c、每齿进给量f_z、径向切深a_e的增大而增大;三个方向的切削力受径向切深a_e的影响最大,其次是切削速度V_c,每齿进给量f_z的影响最小,且Z方向切削力F_z大于X、Y方向切削力F_x、F_y。     

刀片钝化半径对高温合金切削质量影响的研究

通过不同钝化半径的刀具对GH4169高温合金进行车削正交试验,结果表明:随着钝化半径的增加,表面残余应力先降低后增加;工件环向残余应力随着钝化半径的增加,工件内部残余压应力最大值增大,影响深度随之增加。由表面粗糙度和表面残余应力的敏感程度可知,进给量是影响表面完整性的最主要因素,其次是切削速度和切削深度。分析了不同钝化半径和切削参数对表面完整性特征的影响规律,建立了表面粗糙度表面残余应力的经验公式,得到了用于精加工GH4169高温合金较好的钝化半径范围0.02~0.03mm,以及较优的切削参数vc=60~70m/min,fn=0.05~0.075mm/r,ap=0.2~0.5mm。     

高速铣削GH4169镍基高温合金切削温度的研究

为了研究GH4169镍基高温合金在高速铣削过程中不同切削用量对切削温度的影响,采用正交试验法对其进行切削仿真,并对铣削加工仿真结果进行分析,得到切削用量与切削温度的关系。为验证仿真结果的合理性和准确性,进行了GH4169镍基高温合金高速铣削加工试验,对比分析高速铣削试验和高速铣削加工仿真的结果,验证GH4169镍基高温合金高速铣削仿真模型的准确合理。在已确定的加工仿真模型基础上进行单因素试验,研究不同切削用量对切削温度的影响。结果表明：在切削速度、每齿进给量和背吃刀量均增大的条件下,铣削温度都逐渐上升,但增长速率呈下降趋势。     

GH4169高温合金铣削力试验研究

针对高温合金材料GH4169的切削加工性差的特点,设计了铣削力测量试验,以研究切削用量、冷却措施等因素对高温合金数控铣削过程产生的铣削力的影响。通过铣削试验分析,得到了切削参数与铣削力的变化曲线,提供了合理的切削参数;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过了试验验证;进行了干切削与乳化液冷却的铣削力对比试验。试验表明选择合理的切削参数和冷却措施能有效抑制铣削力的产生。     

GH4169插铣参数对刀具寿命影响规律及磨损形貌研究

为了研究GH4169插铣加工中切削参数对刀具寿命的影响规律,采用正交试验法,使用整体硬质合金刀具进行GH4169的插铣试验。运用多元线性回归分析的方法建立刀具寿命的经验公式,分析了切削参数对刀具寿命的影响规律;并采用电子扫描显微镜(SEM)对刀具在不同阶段的磨损形貌进行观测。结果表明:在插铣加工高温合金GH4169过程中,铣削速度对刀具寿命的影响最大,其次是每齿进给量和径向切深。     

基于镍基合金车削粗糙度与金属切除量研究

高温合金GH4169具有良好的力学性能,由于材料的硬度等特性,在加工制造过程中难以保证零件的表面粗糙度。文中采用正交实验法对材料切削过程中的表面粗糙度、金属切除量进行实验研究,由切削速度、背吃刀量及进给量的分析可知：随着切削速度增加,零件表面粗糙度降低;随着背吃刀量与进给量的增加,零件的表面粗糙度增大;金属切除量随着切削三要素的增加而增加。通过车削实验对高温合金GH4169表面粗糙度与金属切除量参数分析,建立其最优预测模型,为以后加工高温合金GH4169奠定了理论基础。     

硬车削滚动轴承套圈的试验研究

针对滚动轴承套圈硬车削加工过程中表面质量存在的问题,对硬车削过程中切削用量和刀具参数对表面粗糙度的影响进行了研究,采用CBN刀具进行了6205滚动轴承套圈的硬车削加工试验,将进给量、切削速度、切削深度和刀尖圆弧半径作为试验因子,通过正交试验分析了它们对零件加工后表面粗糙度的影响规律,并归纳出了该试验范围内的最佳切削用量和刀具参数组合。研究结果表明,进给量对表面粗糙度的影响最大,刀尖圆弧半径对表面粗糙度的影响次之,切削速度对表面粗糙度的有一定影响,切削深度对表面粗糙度的影响非常小。     

Application of Taguchi and response surface methodologies for surface roughness in machining glass fiber reinforced plastics by PCD tooling

This paper discusses the use of Taguchi and response surface methodologies for minimizing the surface roughness in machining glass fiber reinforced (GFRP) plastics with a polycrystalline diamond (PCD) tool. The experiments have been conducted using Taguchi’s experimental design technique. The cutting parameters used are cutting speed, feed and depth of cut. The effect of cutting parameters on surface roughness is evaluated and the optimum cutting condition for minimizing the surface roughness is determined. A second-order model has been established between the cutting parameters and surface roughness using response surface methodology. The experimental results reveal that the most significant machining parameter for surface roughness is feed followed by cutting speed. The predicted values and measured values are fairly close, which indicates that the developed model can be effectively used to predict the surface roughness in the machining of GFRP composites. The predicted values are confirmed by using validation experiments.     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

Modelling the effect of surface roughness factors in the machining of 2024Al/Al2O3 particle composites based on orthogonal arrays

This study presents an experimental investigation of the effects of cutting speed, size and volume fraction of particle on the surface roughness in turning of 2024Al alloy composites reinforced with Al₂O₃ particles. A plan of experiments, based on Taguchi method, was performed machining with different cutting speeds using coated carbide tools K10 and TP30. The objective was to establish a correlation between cutting speed, size and volume fraction of particle with the surface roughness in workpieces. These correlations were obtained by multiple linear regression. The analysis of variance was also employed to carry out the effects of these parameters on the surface roughness. The test results revealed that surface roughness increased with increasing the cutting speed and decreased with increasing the size and the volume fraction of particles for both cutting tools. The average surface roughness values of TP30 cutting tools were observed to be lower than those of K10 tools. For the average surface roughness values of TP30 tool, cutting speed was found to be the most effective factor while the volume fraction of particle was the most effective factor for those of K10 tool. A good agreement between the predicted and experimental surface roughness was observed within a reasonable limit.     

固化紫外光胶粘剂切削性能研究

采用紫外光胶粘剂在芯轴表面固化后的精密切削技术,制备惯性约束聚变（ICF）研究中有机材料薄壁衬环。研究了紫外光粘接剂固化后不同剪切强度对加工衬环最小壁厚的影响规律,研究了主要切削参数对衬环最小壁厚和衬环外表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,在3～10MPa的剪切强度范围内衬环最小壁厚能达到4～6μm。在主要切削参数中,进给量和背吃刀量对加工最小壁厚有较大影响。进给量对衬环表面粗糙度有一定的影响,而背吃刀量和主轴转速对衬环表面粗糙度的影响较小,固化紫外光粘接剂切削后的表面粗糙度接近Ra0．1μm。衬环内表面粗糙度取决于芯轴表面粗糙度,基本上是芯轴表面的复印。     

The effect of the cutting parameters on performance of WEDM

In this study, variations of cutting performance with pulse time, open circuit voltage, wire speed and dielectric fluid pressure were experimentally investigated in Wire Electrical Discharge Machining (WEDM) process. Brass wire with 0.25 mm diameter and AISI 4140 steel with 10 mm thickness were used as tool and work materials in the experiments. The cutting performance outputs considered in this study were surface roughness and cutting speed. It is found experimentally that increasing pulse time, open circuit voltage, wire speed and dielectric fluid pressure increase the surface roughness and cutting speed. The variation of cutting speed and surface roughness with cutting parameters is modeled by using a regression analysis method. Then, for WEDM with multi-cutting performance outputs, an optimization work is performed using this mathematical models. In addition, the importance of the cutting parameters on the cutting performance outputs is determined by using the variance analysis (ANOVA).     

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。     

弧面凸轮高速铣削的试验研究

在五轴联动加工中心上进行了弧面凸轮的高速铣削试验,研究了切削用量对弧面凸轮轮廓表面粗糙度的影响规律。结果表明:提高切削速度、减小切削深度有利于减小轮廓表面粗糙度值;当每齿进给量f<0.08mm时,其对表面粗糙度的影响不明显。     

正交车铣工件表面粗糙度的试验研究

正交车铣是一种新的切削加工方法,通过试验研究了轴向进给量、周向进给量、切削深度和切削速度等参数对表面粗糙度的影响规律.结果表明,轴向和周向进给量的增大都可导致已加工件表面粗糙度值增大,切削深度和切削速度的变化对表面粗糙度的影响不显著.     

模具钢高速切削表面粗糙度的试验研究

用硬质合金刀具对NAK80模具钢进行了高速精密切削试验,研究了切削条件、切削用量对加工表面粗糙度的影响。切削试验结果表明:提高切削速度与减小进给量有利于改善模具钢工件的加工表面质量;当切削速度超过某一范围后,随着切削速度的进一步提高,加工表面粗糙度的降低并不明显。