微量润滑在GH4169高温合金车削加工中的应用

为提高GH4169高温合金的可加工性,引入了微量润滑（MQL）技术开展该材料的车削加工试验。以表面粗糙度和切削温度为性能指标,分析干切削和MQL切削条件下工艺参数对已加工表面粗糙度和切削温度的影响规律。结果表明：工件表面粗糙度值均随转速的增加而降低,随进给量的增加而增大,随背吃刀量的增加而增大;切削温度则随工件转速、进给量、背吃刀量的增加而上升;相比于干切削加工,MQL切削加工能够获得粗糙度值更小的工件表面,且切削温度更低。该研究方法对于提升GH4169高温合金产品质量和实现绿色切削具有积极的作用。     

定距螺旋桨切削参数优化试验研究

螺旋桨是飞机、轮船的重要动力推进装置,其桨叶表面加工质量是降低噪音和提高使用寿命的基础。为了提高切削加工效率及零件表面质量,采用不同切削参数设置进行镍铝青铜合金螺旋桨铣削加工试验,对比分析不同切削加工参数下切削力和加工表面粗糙度变化,得出进给量对表面加工质量影响最大,其次分别为切削速度和背吃刀量。因此,综合考虑加工效率和零件表面加工质量等因素,在粗加工、半精加工阶段可采用较小进给量、较大切削速度和背吃刀量的工艺参数设置;而在精加工阶段则可采用小进给量和背吃刀量、较大切削速度的参数设置,并最终通过实验验证工艺参数设置的合理性。     

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。     

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.     

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。     

YG8硬质合金刀具干切削铝合金表面粗糙度及刀具磨损研究

采用YG8硬质合金刀具对铝合金进行干切削正交试验,采用共聚焦显微镜测量加工表面粗糙度,分析切削参数进给量、切削速度、背吃刀量对铝合金加工表面粗糙度的影响规律。结果表明:进给量对加工表面粗糙度影响较大,其次是切削速度,而背吃刀量的影响相对较小。采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具磨损表面形貌,采用能谱分析仪(EDS)对刀具磨损表面进行元素分析,分析研究了刀具磨损机理。     

切削参数对LA103Z镁锂合金加工性能的影响研究

采用单因素变量法设计了不同切削参数的实验方案。研究切削参数对LA103Z镁锂合金切削力、切削温度和表面粗糙度的影响规律并确定热力耦合作用与表面加工质量的关联关系。研究结果表明：切削参数对LA103Z镁锂合金切削性能影响明显。其中切削速度、进给量和背吃刀量分别对切削温度、表面粗糙度和切削力有明显影响。在进给量一定的情况下，切削力和切削温度联合作用影响表面粗糙度，整体上来说切削力的影响范围更大。     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铣削表面粗糙度在线监测与加工参数的自适应优化

针对实际加工中工件与刀具之间的无规律振动而导致零件表面粗糙度不受控制的问题,提出了一种融合在线监测和自适应加工的方法.以主轴转速、背吃刀量、进给速度以及工件振动量为特征,基于XGBOOST算法对表面粗糙度进行回归分析,建立表面粗糙度的预测模型;在加工中对工件振动量进行实时采集,结合主轴转速、背吃刀量、切削速度和进给量建立实时表面粗糙度在线监测系统;当预测结果超出警戒值时,系统自动对切削参数背吃刀量、切削速度和进给量进行优化,进而减小工件振动,从而保证被加工零件的表面粗糙度.与传统的先加工后测量的方法相比,提出的方法实现了在加工的同时进行预测、分析与切削参数的自适应优化,有效地控制了被加工零件的表面粗糙度.     

铝基复合材料精密加工试验研究

文中通过采用PCD刀具进行SiCW增强铝基复合材料的精密切削试验，用原子力显微镜AFM对加工表面的微观形貌进行检测分析，表明SiCW／Al复合材料的加工表面粗糙度值可以达到精密级，但比切削铝基体材料获得的表面粗糙度值更大，且粗糙度值随着切削速度的增加、进给量的减小而减小，而与背吃刀量的关系不大。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

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。     

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛，切削加工过程中易形成积屑瘤，导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究，通过改变背吃刀量和进给量，进行ZL109铝合金棒材切削加工，分析表面粗糙度的演变规律，并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大，且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25～0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时，加工表面粗糙度值最小，表面完整性最好，并且刀刃损伤程度最轻。     

GH4169高温合金的加工策略

高温合金是一种在航天飞机、运载火箭和相控阵雷达等产品上得到广泛应用的难加工材料,选择合适的刀具材料和切削用量是进行优质、高效、低消耗的精益生产时遇到的技术瓶颈。针对GH4169高温合金进行了切削加工实验,探讨了不同刀具在加工高温合金时的切削温度与刀具磨损情况,并通过硬质合金、陶瓷刀具材料与GH4169工件材料的高温特性研究,得到高温硬度特性曲线。切削实验与高温硬度实验的综合研究结果表明,由于硬质合金的高温硬度衰减较快,硬质合金刀具加工高温合金时切削温度应不高于600℃,宜采用较低切削速度的加工策略以减缓刀具磨损;陶瓷刀具的高温性能优越,宜在切削温度高于700℃的条件下加工高温合金,即可以采用较高的切削速度实现高温合金的高效、高质量加工。     

切削参数对树脂聚酰胺-66材料的切削性能影响

为了研究切削参数对树脂聚酰胺-66材料切削性能的影响规律，采用单因素和响应面法进行试验设计与分析，利用切削试验平台测试了树脂聚酰胺-66材料切削过程的切削力、切削温度和粗糙度。单因素研究表明，当增加切削速度时，切削力逐渐降低，切削温度和粗糙度逐渐增加；当增加进给量和背吃刀量，切削力、切削温度和粗糙度都逐渐增加。通过响应面法分别构建切削参数与切削力、切削温度和表面粗糙度之间的二次回归模型，研究了切削速度、进给量和背吃刀量参数及其交互作用对树脂聚酰胺-66材料切削性能的影响。结果表明：二次回归模型显著，其拟合精度分别为98.89%、99.09%和96.00%，预测出切削速度为90.02 m/min、进给量为0.11 mm/r和背吃刀量为2.0 mm时，切削力最小、切削温度最低和粗糙度最小。对最优切削参数进行切削试验，与预测结果对比，得出切削力分别为32.558 N和31.762 N；切削温度分别为92.5℃和90.1℃；粗糙度分别为0.732μm和0.694μm，试验值与预测值的误差率分别为2.44%、2.59%和5.19%。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

基于田口法的高速切削参数优化研究与应用

应用田口法对切削速度、背吃刀量以及每齿进给量三个主要影响表面粗糙度的因素进行分析,求出各个因素不同水平的平均表面粗糙度和信噪比(S/N),得到最优切削参数。预测经最优切削参数加工得到的表面粗糙度值,最后通过确认实验验证了其正确性。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响研究

研究车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响规律,为车削加工GH4079高温合金选择合理的加工参数提供实验基础依据。采用车削速度为280~560m/min,切削深度为0.5~1.0mm,进给量为0.035~0.088mm/r的车削参数对GH4079高温合金进行车削加工,并用CALISUM表面粗糙度仪、显微硬度仪及X射线应力衍射仪对GH4079高温合金车削表面特征(表面粗糙度、表面显微硬度及表面残余应力)进行测定。GH4079高温合金车削表面粗糙度值在Ra502~Ra1 121nm范围内变化,表面显微硬度值在570.2~677.3HV范围内波动,进给方向残余应力σr(X)呈压应力状态,而垂直于进给方向残余应力σr(Y)呈拉应力状态。研究结果表明:表面粗糙度和表面显微硬度对切削速度的变化最为敏感,表面残余应力对切削深度的变化最敏感;表面粗糙度和表面显微硬度均随切削速度的增加而减小;表面残余压应力随切削深度的增大而增大,表面残余拉应力随切削深度的增大而减小。     

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。