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。     

低温冷风高速铣削TB6钛合金切削力建模与分析

通过TB6钛合金高速铣削试验,研究低温冷风条件下硬质合金立铣刀高速切削高强度合金的切削力变化规律。建立切削力多元二次回归预测模型,运用方差分析检验模型的拟合度,建立模型特征曲面。结果表明:建立的铣削力模型预测值与实测值有较高的一致性;每齿进给量和铣削深度对铣削力影响极显著;冷却条件不同,切削参数交互项对切削力有着不同的影响效果。     

高速车削中低温最小量润滑方式的冷却润滑性能

基于复合制冷技术研制一种低温最小量润滑供给装置,分析低温最小量润滑切削的冷却润滑作用,通过干切削、常温冷风、最小量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)、低温冷风、低温最小量润滑(低温MQL)5种冷却润滑条件下高速车削钛合金的切削温度、切削力对比试验,研究低温MQL在高速车削中的冷却润滑性能。结果表明,5种冷却润滑条件中,低温MQL能够最有效降低切削温度,且随着切削速度的提高,其降低切削温度的效果更明显;低温MQL优异的冷却效果有益于微量润滑油润滑作用的发挥,使其对切削区的润滑效果优于MQL,有效地降低高速车削钛合金时的切削力,改善刀具前刀面摩擦状况。     

低温冷风高速切削时硬质合金涂层刀具磨损的研究

分别在常温微润滑、低温冷风和低温冷风微润滑条件下高速切削难加工材料,对硬质合金涂层刀具磨损形态、微观形貌进行对比分析,研究绿色制造工艺中低温冷风高速切削加工时硬质合金涂层刀具磨损机理。     

高速铣削TB6钛合金切削力和表面粗糙度预测模型

进行涂层硬质合金刀具铣削高强度钛合金TB6试验,通过回归分析建立切削力和表面粗糙度的经验模型,研究切削速度、每齿进给量和切削深度等工艺参数对切削力和表面粗糙度的影响规律。研究表明,轴向切深对切削力的影响最大;工艺参数对加工表面粗糙度的影响程度依次为每齿进给量、轴向切深、切削速度和径向切深,切削速度和径向切深之间存在着显著的交互作用。     

润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明：CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。     

镍基高温合金Inconel718在不同冷却润滑条件下的切削仿真研究

为探究冷却润滑条件对难加工材料镍基高温合金Inconel 718切削加工质量影响规律,基于Advantedge有限元软件,采用三种不同的冷却润滑方式,对Inconel 718材料进行干式切削、浇注式切削、低温冷风微量润滑切削仿真,对比分析不同冷却及润滑条件对切削力、切削温度、切屑形态、残余应力变化的影响规律。     

基于均匀设计法的钛合金切削参数优化试验研究

为了探索汽轮机低压锁扣叶片钛合金的清洁切削加工规律,优化其切削参数,保证表面质量,提高切削效率,采用均匀设计方法设计了钛合金切削试验参数.分别在常温干式切削和低温冷风降温切削条件下,对切削力和表面粗糙度进行了试验研究,对试验数据进行多元线性回归分析,建立了适用于钛合金清洁加工的表面粗糙度和切削力多元线性回归模型,在此基...     

基于切削力与振动特性钛合金铣削工艺参数研究

针对钛合金材料的难加工性,基于正交试验,研究了工艺参数对切削力、切削振动等影响规律,提出了综合考虑切削力、切削振动的工艺参数优化方法。研究结果表明,轴向切深、径向切深和进给速度对切削力影响显著,其中轴向切深、径向切深对X方向(垂直加工表面)切削力影响非常显著;切削速度对切削振动影响显著,频谱分析表明试验条件下未发生切削颤振。考虑各工艺参数对切削力、切削振动的显著程度,建立了以切削力、切削振动为约束条件,最大金属切除率为优化目标的工艺参数优化模型,进而获得了不同约束条件下的工艺参数优化组合。     

微量润滑系统参数对切削环境空气质量的影响

微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)切削是现代机加工领域一项先进的准干式切削技术,但微量润滑切削过程中产生的切削油雾仍会影响切削现场的环境空气质量,危害切削场所人员的健康。基于重量分析法,对微量润滑条件下的切削现场油雾浓度进行了测量与分析,揭示了润滑油用量、供气压力、喷射靶距、射流温度以及润滑油特性等微量润滑系统参数对切削现场油雾浓度PM10与PM2.5的影响规律。研究结果表明,润滑油用量是影响切削现场油雾浓度的最主要因素,随着润滑油用量的增加,切削现场油雾浓度显著增大,应控制在15 mL/h以内;在射流温度较低的条件下,空气中悬浮的水汽会发生凝结与黏附现象,从而造成低温微量润滑条件下的油雾浓度检测结果较室温条件下明显增大,但低温微量润滑条件下切削现场油雾浓度会随着射流温度的降低而相对降低。     

液氮冷却下大进给铣削TC4钛合金的试验研究

钛合金是现代飞行器的主要结构材料之一,是一种典型的难加工材料。针对切削加工钛合金时刀具磨损快、表面质量不易控制等难题,将TC4钛合金作为研究对象,以液氮作为冷却介质,进行了TC4钛合金的大进给铣削试验,测试了液氮冷却条件下大进给铣削TC4钛合金的铣削力、铣削温度以及刀具磨损等,并与乳化液和低温冷风条件下的测试结果进行了对比分析。结果表明:在以较大的切削速度和每齿进给量铣削TC4钛合金时,采用液氮冷却比使用乳化液能更有效地降低切削力和切削温度;比采用低温冷风冷却能更有效地延长刀具寿命。     

不同介质下钛合金高速铣削时铣削力的研究

基于绿色切削的理念，利用硬质合金刀具进行了高速铣削钛合金TC4的单因素试验，得出了径向切深、轴向切深、每齿进给和铣削速度对铣削力的影响规律；比较分析了干铣削、氮气油雾和空气油雾介质下铣削力的变化特点。     

低温氮气射流对钛合金高速铣削加工性能的影响

在钛合金的高速切削过程中，切削区温度很高，加速了刀具的磨损，限制了切削速度的进一步提高。为降低切削区温度、防止刀具的氧化磨损，提出在低温氮气射流条件下进行钛合金的高速铣削加工。在干铣削、浇注切削液、常温氮气油雾、低温氮气射流和低温氮气射流结合微量润滑等冷却润滑条件下进行了钛合金的高速铣削对比试验。试验结果表明，低温氮气射流结合微量润滑能够最有效地降低铣削力，抑制刀具磨损。借助扫描电镜的检测手段，研究了不同冷却润滑条件下刀具的失效形式。指出在低温氮气射流条件下高速铣削钛合金时，只要热裂纹的形成与扩展未引起刀具的崩刃及刀面的剥落，进一步降低低温氮气的温度将提高刀具的使用寿命。     

应用均匀设计的切削温度试验研究

为了探索难加工材料奥氏体不锈钢切削温度与切削参数的相关性,引入伪变量A表达切削冷却降温条件,用均匀设计法设计含定性因素混合水平的车削试验方案,在干式、低温冷风微油雾和环保型湿式三种冷却降温切削条件下进行了车削试验,用热成像仪检测切削温度,建立了刀片前刀面温度场。在三种冷却降温切削条件下,以切削速度、进给量、切削深度及刀尖半径为自变量,用最优回归子集法建立了奥氏体不锈钢切削温度模型,回归效果非常明显,因变量与自变量密切相关。研究成果对非接触式切削温度检测、切削温度场建立及切削温度变化规律认识具有现实指导意义。     

TC4铣削中超临界CO2混合油膜附水滴的冷却润滑性能

在干切削、超临界CO2（scCO2）以及scCO2与油膜附水滴(OoW)混合三种绿色切削方式下对钛合金进行了铣削试验。通过单因素试验分析了铣削参数和冷却润滑方式对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响规律，研究了scCO2与OoW混合冷却方式在钛合金铣削中的冷却润滑性能。结果表明，三种冷却润滑方式下，随着切削速度、每齿进给量和径向切宽的增大，切削力和切削温度均呈现增大趋势；当切削速度进一步增大时，依据高速切削加工理论，切削力和温度有增长变缓和下降的趋势；不同加工参数下，相比干切削和scCO2，scCO2与微量油膜附水滴混合冷却方式能有效减小切削力和降低切削温度，并获得良好的加工表面，具有良好的冷却润滑性能。     

干式冷风车削不锈钢的高速钢刀具磨损试验研究

采用低温冷风射流技术,对高速钢刀具加工不锈钢工件的磨损情况进行了试验研究。加工时采用低温冷风射流空气代替传统的切削液,不仅起到有效的冷却和润滑作用,而且能够避免环境污染。通过干式常温切削和干式冷风切削1Cr18Ni9Ti的不锈钢的对比实验,探讨了干式低温冷风切削对高速钢刀具寿命的影响,并且发现了在冷风切削作用下积屑瘤生成的新特点。     

基于均匀设计法的精密车削参数优化

为了探索难加工材料-奥氏体不锈钢精密车削的参数优化问题,引入伪变量A表达车削冷却降温条件,用均匀设计法设计含定性因素混合水平的精密车削试验方案。在干式、环保型湿式和低温冷风微油雾三种不同车削冷却降温条件下,实现低成本高效率的精密车削试验。在这三种条件下,以切削速度、进给量、背吃刀量和刀尖半径为优化变量,以表面粗糙度、表面残余应力、切削力、切削温度、刀具寿命和切削效率为优化目标函数,建立了奥氏体不锈钢精密车削参数优化模型,还对车削参数进行了优化和验证,效果明显。以刀具磨钝前能车削出的总金属表面积作为刀具寿命,在工件连续表面不出现接刀现象的前提下进行精密车削参数优化。研究成果对指导大型工件精密车削的参数选择具有实际意义。     

润滑方式对高速铣削淬硬钢的影响

使用TiSiN和TiAlN涂层刀具在3种不同冷却润滑方式下,在高速加工中心上采用固定的切削工艺参数,对淬硬钢SKD11(HRC 62)进行切削试验,研究加工工件的表面粗糙度、切削力、刀具磨损及切屑形态的不同.结果 表明:TiSiN涂层铣刀相对于TiAlN涂层能更好地降低已加工面的表面粗糙度,减小切削力,降低刀具的磨损;在微量润滑(MQL)方式下,已加工面的表面粗糙度值低于干切削和冷风切削条件;在减小切削力、降低刀具磨损、改善切屑形态方面,冷风切削的效果优于干切削,MQL润滑方式增大了刀具切削力.     

钛合金车削加工表面粗糙度试验研究

为了探索难加工材料钛合金的车削表面粗糙度变化规律,采用均匀设计方法设计了钛合金切削参数.分别进行了常温干式车削和低温冷风车削试验,对实验数据进行多元线性回归分析,建立了适用于钛合金材料在低温冷风车削条件下和干式车削条件下的粗糙度经验公式,从而找到了钛合金材料车削表面粗糙度的变化规律.     

基于液氮低温冷却的钛合金铣削技术研究

针对钛合金难加工特性导致的切削力大、切削温度高和刀具寿命低等问题,通过研制与数控加工机床集成应用的液氮冷却施加装置,进行液氮低温冷却条件下钛合金铣削试验研究,测试干切削、切削液浇注、微量润滑和液氮冷却方式下铣削钛合金的切削力、表面粗糙度进行对比分析,并且进行了不同加工刀轨条件下冷却方式对刀具失效形式影响的试验研究,研究结果表明:在切削速度120 m/min的情况下,液氮低温冷却方式有利于减小切削力和表面粗糙度,而且能够有效抑制刀具崩刃的产生,比切削液浇注的方式能更有效地提高刀具寿命。