精密干切削淬硬零件表面完整性试验分析

试验分析了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具在锋利无润滑状态下精密车削硬度为HRC62轴承钢GCr15时,切削参数(切削深度、切削速度和进给量)对表面粗糙度、残余应力和表面变质层的影响规律.在选择的切削用量范围内,以零件表面完整性为目标函数,采用正交试验法对切削参数进行优选,并对优选参数进行验证试验.结果表明,淬硬零件在高精度数控机床上进行精密干切削加工,能获得优越的表面完整性,即优异的表面精度、深度约为0.1 mm的表面残余压应力、热损伤层完全消失的表面物理性能.     

基于改进PSO神经网络的微米木纤维切削参数优化

针对使用传统加工技术切削后的工件无法达到精密要求的问题,为了从工艺流程角度提升微米木纤维的加工精度和切削效果,提出了一种基于改进粒子群算法和BP神经网络的优化算法,以实现微米木纤维的精密切削加工。采用误差反向传播算法实现切削参数间复杂关系的最佳结构选择,通过改进的粒子群优化算法(PSO)解决了BP网络自身的局部极小值收敛的缺陷,给出了科学合理的切削参数输出。通过不同树种的微米木纤维切削参数仿真优化实验,验证了算法的准确性、训练精度和有效性。研究表明:提出的改进优化算法可以预测出待加工木材的切削参数,且具有较高的训练精度。     

高速铣削AlMn1Cu表面粗糙度变化规律及铣削参数优化研究

为了提高防锈铝合金加工质量和效率,通过对防锈铝合金ALMn1Cu进行系统的高速铣削加工试验,该文研究了切削参数对表面粗糙度的影响。根据析因试验的方差分析结果得到了切削参数中影响表面粗糙度的显著性影响因素,并采用最小二乘回归法建立了基于切削参数的表面粗糙度预测模型。在预测模型的基础上建立了以最大加工过效率为优化目标的切削参数优化模型,运用遗传优化算法对切削参数进行了优化计算,得到了不同表面粗糙度技术要求下较优的切削参数组合。应用优化结果对某新型雷达上功能件进行了加工实验,将加工效率提高了近两倍。     

医用钛合金Ti-6Al-4V切削参数优化试验研究

以医用钛合金Ti-6Al-4V车削加工性为研究目的,以提高切削刀具的耐用度作为研究目标,在分析医用钛合金Ti6Al-4V材料特性的基础上,从刀具材料、刀具几何参数、切削用量等方面进行了试验研究,实现了切削刀具的合理选用及切削用量的优化选择,为实现切削参数的在线优化奠定基础.     

PCBN硬态切削粉末冶金气门座圈的试验研究

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明:PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈时,刀尖圆弧半径和负倒棱导致径向力相对较大;切削参数中切削深度和进给量对切削力的影响较大,切削速度的影响相对较小;切削V581过程中,主切削力随着切削速度的增加而有所下降;实际加工中应选用较小的切削深度和进给量、较高的切削速度,以提高加工表面质量和刀具寿命。     

基于模糊分析方法的切削参数优化

选择切削深度、进给量和切削速度为评价因子,表面粗糙度、切削力和材料去除率为评价指标,应用正交法设计切削试验.基于试验数据,分别运用模糊关系综合评价法和模糊向量单值化法这两种模糊分析方法对切削参数进行综合评价,并获得了一致的结果;运用响应面法(RSM)建立综合评价预测模型并验证模型的准确性.研究表明,采用模糊分析方法进行基于多指标的切削参数优化有较好的应用效果.     

基于灰色理论的TC4钛合金车削工艺参数优化

以TC4钛合金为试验对象,通过干式车削正交试验得到刀具磨损和工件表面粗糙度值。以获得刀具磨损和工件表面粗糙度最佳值所对应的工艺切削参数为目标,运用灰色理论对正交试验结果进行数据分析,将多工艺目标通过灰色关联度的方式演变为单一指标的考察,实现工艺目标的整合计算,并得到了最优的切削参数组合。对最优参数组合进行试验验证,结果表明:最优切削参数组合能够在减轻刀具磨损的同时提高表面质量,并且提高了多工艺目标的灰色关联度。通过灰色理论进行参数优化,达到了预期的工艺目标,为实现快速优化试验参数提供了可靠的方法。     

高强钢高效加工层切面铣刀优化设计及仿真分析

利用层切面铣刀对508III钢进行铣削试验,分析切削参数对切削力的影响;以最优加工效率和刀具寿命为目标建立切削参数优化模型,采用遗传算法进行优化,并根据切削参数对刀具结构进行设计;对不同前角组合的刀片进行切削仿真,优化刀齿的角度参数;结合优化的切削参数,对层切面铣刀进行切削力仿真验证.研究工作将为重型高效铣削刀具开发和切削参数优化等提供基础和技术支撑.     

基于S试件的加工中心电主轴载荷谱编制

开展以载荷谱为指导的电主轴模拟加载试验是检验主轴可靠性的一种重要途径。该文提出一种基于切削力系数辨识及切削仿真的加工中心电主轴载荷谱编制的方法。基于切削力模型,开展切削力系数辨识实验,然后将辨识得到的切削力系数代入到切削力模型用于切削力计算,并通过对比实验检验切削模型的准确性;在AdvantEdge FEM软件的PM 3D(production module 3D)模块中开展基于S试件的切削仿真,获取切削参数的时间历程;结合切削力模型与切削S试件的切削参数,仿真获取较准确的动态切削力,并用雨流计数法进行循环计数;根据计数结果对备选概率分布模型进行参数拟合,通过拟合图形与KS(Kolmogorov-Smirnov)检验值的分析比较,筛选出的最优模型即为基于概率分布模型的载荷谱。基于该载荷谱,在一台电主轴可靠性试验台上进行了加载试验来验证载荷谱对加载试验的指导作用。结果表明:基于仿真的动态切削力与实验值基本一致,可用于载荷谱编制;该载荷谱可以指导加载试验。该方法为主轴可靠性试验奠定了坚实基础。     

基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.     

多元多层复合涂层刀具切削温度的测量

切削过程中产生的切削热直接影响刀具的磨损和耐用度 ,并影响工件的加工精度和表面质量 切削温度的测量是研究切削热和金属切削过程的重要试验技术 ,也是研究切削液冷却性能的重要试验手段 本文对五种刀具 (4层以上涂层 )在五种切削液条件下的切削温度进行了测量和研究     

确定三维切削动态切削力系数的新方法

建立了三维切削的三维动力学模型，通过对切削过程的动态分析，给出了一种确定动态切削力系数的稳态切削参数解析新方法．该法适合于一般切削加工系统与条件，具有通用性，可以获得较完整的数据．比较现有的其他方法，表明二维切削的动态切削力系数是本方法所确定的三维切削的动态切削力系数的特例．最后给出正交切削和三维切削2个实例，并与前人的研究成果相比较，结果证明了该法的正确性．     

大圆弧车刀车削玻璃的实验研究

本文根据玻璃边位印压实验结果,设计出了适宜于切削玻璃的车刀——大圆弧车刀,并结合玻璃切削过程中材料的去除机理,讨论了采用这种车刀时玻璃表面的形貌和刀具磨损的原因。     

高速车削碳钢工件表面的微观形貌和结构特征

根据对中碳钢所进行的高速车削实验的观察，对高速车削工件表面微观形貌和表层微观结构的形成过程及其特征进行了分析研究．结果表明，切削速度和材料硬度是决定切削过程中材料变形的主要因素，切削热使被切削材料产生高温软化，形成特有的工件表面犁垄和熔融金属涂抹现象，工件表层材料因切削高温出现二次淬火及回火现象，显微硬度发生改变，并出现了硬脆的白层组织．切削过程中的刀一工相对运动和切削热现象对已加工表面的形成起着至关重要的作用，随着切削用量增大，切削热和摩擦热增大，形成了高速车削工件表面特有的微观形貌和表层微观结构．     

基于LS-DYNA的金属切削加工有限元分析

采用有限元法对金属的切削加工过程进行了模拟,得出了工件内部应力、应变及温度的变化规律.模拟结果表明,切屑是切削层材料受到刀具前刀面的推挤,沿某一斜面发生剪切滑移形成的;切削进入稳定阶段后,材料的最大等效应力保持在某一值附近波动;钝圆半径的挤压导致成形表面产生残余应力;切削热主要集中在切屑上,切屑温度从切屑底层到外层逐渐递减.该方法弥补了实验方法冗繁的缺点,为金属切削原理的研究、切削加工工艺的设计提供了高效的方法和理论依据.     

剪切下料问题的几何分析

本文针对剪切下料问题中存在的不足,从裂纹扩展的角度出发,以两个剪刃处产生的裂纹在扩展后必须相遇及保证剪切质量为前提,对剪切下料过程中影响剪切质量的径向间隙、轴向间隙、棒料直径及剪刃和棒料的接触长度进行了综合的几何分析,并以此为基础探讨了适宜的剪切下料方法。本文为径向夹紧剪切下料提供了必要的理论依据,实验证实了理论分析的正确性。     

新型硬质合金微坑车刀切削能对比研究与预测

切削能绝大部分会转化为切削热,进而直接影响切削温度,因此研究切削能的产生、传递与转化对切削温度的研究尤显重要.本文以304不锈钢专用新型硬质合金微坑车刀创新设计为例,通过对新型微坑车刀和原车刀切削过程的切削能比较研究,建立车刀切削过程切削能与前刀面温度的关系模型,开展新型微坑车刀剪切能和摩擦能的预测研究和切削实验验证.研究结果表明,用实际生产推荐切削参数,干式切削情况下,新型硬质合金微坑车刀相比原车刀,输入能量降低8.96%,剪切能降低10.50%,摩擦能降低5.32%;刀具前刀面的切削温度与剪切能和摩擦能呈正相关关系;所建立切削能预测模型可为复杂切削条件下的切削能预测及前刀面切削温度研究提供参照.     

SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算

以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性.     

基于能耗最低的截割头结构参数模糊优化设计

以纵轴式部分断面掘进机的截割比能耗为目标函数,取截割头的直径、锥角、螺旋叶片升角等作为设计变量,给出了各参数的模糊约束条件,运用最优化水平截集法将掘进机截割头结构参数的模糊优化问题转化为非模糊优化问题,建立了基于能量消耗最低的截割头结构参数的非模糊优化的数学模型.利用该模型确定截割头的结构参数,可使截割头的结构参数设计更加合理,能进一步改善掘进机的截割性能,明显提高掘进机截割的经济效益.     

斜角切削刀具刃口曲率半径分析

采用微分几何的曲率分析方法,建立了斜角切削时刀具刃口的曲率半径在法剖面、主剖面与流屑平面内的表达式,讨论了刃口钝圆半径与刃倾角的关系,分析了曲率半径随刃倾角的变化趋势,并通过实例验证了刃口钝园半径与刃倾角的关系.结果可供刀具设计参考.