7075铝合金铣削参数优化仿真研究

为了研究不同铣削参数对7075铝合金铣削过程中铣削力和铣削温度的影响,进行铣削参数优化。采用仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中铣削力和铣削温度的变化,并在相同的切削条件下进行铣削试验测量铣削力,通过正交试验和单因素试验进行铣削参数优化。结果表明,有限元仿真结果与试验结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为主轴转速6000r/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度2mm、铣削深度0.5mm;铣削7075铝合金时,在不影响生产的条件下,应采用较高的主轴转速,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,铣削温度随每齿进给量、主轴转速和铣削宽度升高而变大,铣削深度对铣削温度的影响极小。     

侧铣削参数对TC4钛合金表面粗糙度及材料去除率的影响

侧铣采用铣刀侧刃对工件进行铣削,是一种重要的数控加工方式,常用于直纹面零件.针对TC4钛合金的侧铣削加工,开展了主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度的四因素三水平正交试验,分析侧铣削参数对切削力、表面粗糙度及材料去除率的影响.试验结果表明,切削深度和主轴转速对切削力和表面粗糙度的影响较大,进给速度次之,切削宽度最小.切削深度和切削宽度的增大会显著提高材料去除率,在主轴转速为600r/min,进给速度为220mm/min,切削深度为5mm,切削宽度为0.4mm时,侧铣TC4钛合金的表面粗糙度质量较好且材料去除率较大.     

7050-T7451铝合金铣削参数多指标优化研究

通过Spike切削力测量设备及在线监控系统,采用单因素试验,研究硬质合金刀具铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、铣削宽度、铣削深度、进给速度以及顺、逆铣加工方式分别对刀具所受弯矩、表面粗糙度及功率的影响。运用正交试验法,通过S/N比分析和方差分析,获得7050-T7451铝合金的最优铣削参数。研究表明：顺铣更适用于7050-T7451铝合金的铣削加工;刀具所受弯矩随着主轴转速的增加而逐渐减小,最终趋于平稳,并随着铣削宽度、铣削深度及进给速度的增加而增加;表面粗糙度随主轴转速的增加呈先减小后增加;各铣削参数与加工功率均呈正相关关系;为获得较低加工弯矩和功率、较好表面质量,应取较高的主轴转速、较低的进给速度和铣削宽度,7050-T7451铝合金的最优铣削参数水平为A₃B₁C₂D₁,即n=6000r/min,a_e=3.0mm,a_p=1.6mm,v_f=1500mm/min。     

基于声发射信号的金属铣削过程研究

为了对铣削过程进行状态监测,避免在铣削工作过程中产生突发损伤,从铣削加工中的声发射现象入手,采集整个铣削过程中产生的声发射信号,利用声发射计数进行数据分析,得到铣削过程中不同阶段所对应的声发射计数的变化规律,从而进一步对整个铣削过程的稳定性进行分析研究。结果表明,主轴转速设置在1600 r/min～3200 r/min时,随着主轴转速增大,主轴转速与声发射计数呈正相关关系,随着主轴转速设置的增大,相应的各个时刻所对应的声发射计数值也发生增大,系统越不稳定。声发射计数对主轴转速这一铣削参数的变化非常敏感,能够很好地反映金属铣削过程的稳定性,很好地描述整个铣削过程。在每次铣削试验中,铣削初期阶段,声发射计数值呈阶跃性增大,然后逐渐保持平稳的特征;而当铣削进行到试件中段时,声发射计数继续增大,达到峰值。因此,铣削过程中,铣削的加工试件中间位置时需要重点关注,此时铣削状态最不平稳,最容易发生失效。在实际铣削过程中,重点监控好声发射计数,能避免刀具等加工件发生损伤破坏,提高加工质量及加工效率。     

SiCp/Al复合材料铣削加工工艺参数的优化实验研究

SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al复合材料)因具有优良的力学性能而在航天航空、汽车等领域应用广泛.现采用硬质合金立铣刀在五轴联动加工中心对SiCp/Al复合材料进行铣削加工,通过正交试验,分析了主轴转速、进给量、切削深度对铣削力、表面粗糙度的影响;从材料去除率、加工表面质量等方面考虑,得到了所选参数范围内较优的铣削加工工艺参数组合:主轴转速5000 r/min,切削深度1 mm,进给量0.02 mm/z.     

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

铣削参数对玻璃纤维复合材料铣削力的影响研究

针对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行铣削力研究,以切削参数(主轴转速、进给速度、进给量)为自变量进行L_(27)(3~(13))正交试验,分析其对GFRP铣削力的影响。试验表明,铣削力随进给速度、铣削深度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小。对铣削力做多元回归分析,建立相关数学模型并通过显著性分析验证其合理性,有助于分析切削参数对铣削力的影响规律。     

大长径比微铣刀微细铣削Ti6Al4V钛合金试验研究

高深宽比微结构的微细铣削加工需要使用大长径比的微铣刀,而大长径比的微铣刀刚度差,根部易折断,必须以较小的铣削参数进行加工。本文使用长径比为5的硬质合金微铣刀进行微细铣削钛合金的试验,主要研究了铣削参数对铣削力、已加工表面粗糙度和顶端毛刺宽度的影响。结果表明,在给定的每齿进给量和铣削深度范围内,三向铣削力随着每齿进给量和铣削深度的增大而增大;表面粗糙度Sa随着每齿进给量的增大呈先减小后增大的趋势,但随着铣削深度的增大没有呈现明显规律;顶端毛刺宽度随着每齿进给量的增大呈减小趋势,在较小的每齿进给量下,顶端毛刺宽度随着铣削深度的增大而显著减小,在较大的每齿进给量下,铣削深度对顶端毛刺宽度的影响较小。     

烧结后氧化锆生物陶瓷常温铣削加工实验研究

对烧结后氧化锆生物陶瓷在常温状态下的铣削加工进行了实验研究,分析了切削加工参数与切削力之间的变化关系;研究结果表明:在铣削烧结后氧化锆生物陶瓷时,主轴转速应小于4000 r/min,切削宽度应不大于0.08 mm,进给速度应小于100 mm/min。为常温下铣削加工氧化锆生物陶瓷提供合理的铣削参数范围。     

铣削参数对镍基高温合金FGH4113A加工表面完整性的影响

通过铣削试验分别研究了主轴转速(300,500,650,800,1 200 r·min^-1)、铣削进给量(0.030,0.045,0.060,0.075,0.090 mm·r^-1)和单道次铣削深度(0.20,0.35,0.50,0.65,0.80 mm)对FGH4113A镍基高温合金加工表面完整性的影响。结果表明：随着铣削进给量或单道次铣削深度的增大,加工表面的缺陷增多,表面粗糙度和硬度增大,表面残余应力逐渐由压应力转变成拉应力;随着主轴转速的增大,加工表面缺陷减少,表面粗糙度和硬度降低,残余压应力减小。在铣削速度超过800 r·min^-1、单道次铣削深度小于0.35 mm、进给量控制在0.045 mm·r^-1以下条件下,加工表面质量较好,表面粗糙度R_a在0.40μm左右,残余应力为压应力,且无明显硬化层。     

基于ABAQUS的骨铣削残余应力分析

在骨科手术中,已加工骨表面的残余应力会影响骨裂纹生长以及骨表面质量。为研究铣削参数对骨材料已加工表面残余应力的影响,通过ABAQUS软件对球头铣刀铣削皮质骨进行有限元仿真,并验证了模型的正确性,设计了主轴转速、进给速度和铣削深度对残余应力的单因素试验。研究结果表明：表面残余应力与进给速度呈负相关,与铣削深度呈正相关;残余应力随主轴转速的增加呈先上升后下降的趋势,转速2000r/min为转折点。合理的铣削参数可以控制皮质骨已加工表面残余应力,从而提高骨科手术质量。     

超低温条件下芳纶纤维复合材料的铣削加工性能

为了提高芳纶纤维复合材料的铣削加工质量,采用液氮作为冷却液对其进行了超低温铣削,对比研究了常温和超低温铣削条件下的主铣削力、加工表面微观形貌和表面粗糙度,并分析了超低温铣削对该复合材料加工表面质量的影响。结果表明:常温和超低温铣削芳纶纤维复合材料时,主铣削力均随主轴转速的增加而下降,在相同主轴转速下,超低温铣削时的铣削力更小;超低温铣削后试样的表面粗糙度随主轴转速的增加而减小,且均小于常温铣削后的,其加工表面质量更佳;在超低温条件下铣削能有效抑制起毛、烧蚀缺陷,减少纤维的拉伸和弯曲断裂,改善芳纶纤维复合材料的加工性能。     

工艺参数对30CrMnSiA高强钢铣削力及铣削温度的影响

30CrMnSiA高强钢具有较高的强度和良好的耐磨性、抗疲劳性和抗冲击性,被广泛应用于航空航天等领域。为研究工艺参数对30CrMnSiA高强钢铣削力和铣削温度的影响,采用正交试验法进行铣削试验,运用极差分析、方差分析以及有限元仿真研究了铣削力和铣削温度,并通过多元回归分析得到了铣削力的经验公式。结果表明：进给速度对铣削力的影响较大,铣削宽度、铣削深度和主轴转速影响较小,且各铣削参数主要影响X方向铣削力,对Y方向和Z方向影响较小;铣削参数对铣削温度的影响程度大小：铣削深度>铣削宽度>主轴转速>进给速度。     

SiC_p/Al复合材料铣削有限元模拟的可行性

基于有限元分析软件ABAQUS,对SiCp/Al复合材料的三维铣削过程进行有限元模拟,基于正交试验得到了三向铣削力的模拟结果,再对模拟得到的铣削力进行多元线性回归分析得到了铣削力的多元回归方程,将通过回归方程计算得到的铣削力与试验得到的进行对比,论证了SiCp/Al复合材料铣削有限元模拟的可行性;分析了主轴转速、进给量、轴向切深对铣削合力的影响程度及影响趋势。结果表明:对铣削力影响程度从大到小依次为进给量、轴向切深、主轴转速;铣削合力随着进给量和轴向切深的增大而增大,随着主轴转速的增大而减小;通过回归方程计算得到的三向铣削力与试验值的误差都在10%范围内,说明利用有限元软件进行铣削模拟是可行的。     

SiCp/Al轴向超声振动微铣削的切削特性试验研究

针对SiCp/Al复合材料微铣削刀具易磨损、难以获得高质量加工表面的问题,对40%体积分数的SiCp/Al复合材料采用轴向超声振动进行辅助微铣削,根据轴向超声振动微铣削的切削特点,通过试验研究铣削力信号的幅频特性,三向切削力随主轴转速、切削深度和每齿进给量的变化规律,并与普通微铣削进行和对比。结果表明:采用轴向超声振动辅助微铣削,三向铣削分力都呈现出随主轴转速先增大再缓慢减小的趋势,可使3个方向的铣削力减小10%～50%。     

硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

铣削是复合材料最常用的机械加工形式之一。减小铣削力可以提高零件的表面质量,减少刀具的磨损等。使用硬质合金铣刀对该材料进行铣削试验,研究了铣削力的变化规律;并用Excel软件对铣削力的试验数据进行回归分析,最后建立了铣削力的经验公式。结果表明:进给速度对铣削力影响较大,铣削力随进给速度的增大而增大,基本呈线性关系;主轴转速对铣削力影响不是很大,铣削力随主轴转速的增大逐步增大。     

基于正交试验的锡铋合金铣削加工表面粗糙度研究

为了提高表面加工质量,对锡铋合金表面粗糙度与铣削工艺参数之间的关系进行了研究。基于正交试验设计方法,以主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削宽度四个参数作为影响因素,进行铣削试验研究。利用ANOVA确定了进给速度是影响锡铋合金加工质量最重要的工艺参数,而铣削深度对锡铋合金加工质量影响最小;经极差分析,得到了最佳的锡铋合金铣削工艺参数组合;并分析了各因素与表面粗糙度之间的规律,为提高锡铋合金的加工质量提供依据。     

淬硬碳素工具钢高速铣削力试验研究

对淬硬碳素工具钢T10进行了高速铣削试验,研究了铣削速度、铣削深度、铣削宽度、进给速度对铣削力的影响。结果表明：铣削力随着铣削速度的增加先增大后减小;铣削力随着铣削深度的增大而增大,且变化明显;铣削力分别随着进给速度和铣削宽度的增大而增大,但变化不明显。     

高速铣削加工6061铝合金高速列车车体工艺参数的优化

在高速铣削高速列车车体铝合金型材的过程中,加工工艺参数对刀具的切削性能以及使用寿命有着非常重要的影响。本文采用析因设计方法,分析主轴转速和进给量对铣削力的影响趋势。试验结果的极差分析表明,主轴转速对切削力的影响比进给量大;随着转速的增加,Fy和Fz均显著降低,转速越高降低的幅度越大;三个方向的切削力随着每齿进给量的增大而增大。因此,主轴转速10000r/min、进给量0.1-0.12mm/z为优选的加工参数。