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。     

航空钛合金高效插铣加工实验与多目标优化研究

钛合金整体叶盘是航空发动机的重要零部件,结构复杂,加工难度大。插铣加工因其轴向承受能力强和刚性大等特性,非常适合加工钛合金整体叶盘这类难加工、结构复杂的零部件。针对钛合金插铣加工效率的问题,采用响应曲面法设计插铣实验,建立切削力经验模型,以切削力和材料去除率为目标,采用NSGA-II算法进行多目标优化获得Pareto最优解。研究表明:切削力随主轴转速的增加而缓慢减小,随切削宽度、切削步距和每齿进给量的上升而增加;与实验初始参数组合相比,优化后的材料去除率提高了81.19%,而切削力减小了23.68%,达到了本研究的高效加工目标。     

插铣加工中顺铣与逆铣的工艺性对比

以45钢及40Cr为试件,分别改变插铣步距、径向切深、每齿进给量及切削速度,从切削力和切削振动两个方面对插铣加工中的顺铣和逆铣两种工艺进行对比分析。结果表明:在切削振动方面,顺铣和逆铣无明显差异;在切削力方面,逆铣切削力较小且切削刃切入工件时切削力过渡相对平缓,有利于提高刀具寿命并降低机床负载,可使用较大的切削参数以最大化发挥插铣加工高效率的优势。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

基于机器学习和多目标算法的钛合金插铣优化

针对钛合金的插铣加工过程开展试验和优化研究。以材料去除率和切削力为目标，采用机器学习和多目标优化算法相结合的方法来优化插铣切削参数；以主轴转速、径向切削宽度、切削步距和每齿进给量为试验变量，采用田口方法对试验变量组进行缩减。将机器学习方法与传统一阶和二阶回归方法比较，发现机器学习有很好的预测精度且解集分布更合理。分别采用MOEA/D、NSGA-Ⅱ、SPEA2、NSPSO算法对问题进行求解，并比较它们的性能，结果表明NSGA-Ⅱ综合表现最佳。最后将优化结果与初始参照进行比较，发现优化结果可以显著提高材料去除率并减小切削力，达到了高效稳定加工的目的。     

基于遗传算法工具箱的插铣切削力的预测模型

根据插铣核电材料A508-3钢各向最大切削力的正交实验数据,建立插铣过程的切削参数(切削速度、每齿进给量和径向切削宽度)各向最大切削力预测模型。把切削力预测值与实验值的残差平方和为适合度函数,采用谢菲尔大学研究的遗传算法工具箱实现各向最大切削力预测模型的各项参数。结果表明切削力预测模型与实验值吻合较好。本文目的是在特定插铣切削参数条件下预测切削力。     

密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验研究

利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力F_x、刀轴方向分力F_z随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力F_y随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/min时切削力变化不大;切削温度受每齿进给量影响较大,且影响程度随进给量的增加而逐渐减小;随着每齿进给量f_z的增大,加工表面粗糙度值先减小后增大;在每齿进给量高于0.04mm/z时,密齿铣刀铣削TC4钛合金得到的切屑为螺卷状,且随每齿进给量的增加,切屑的曲率半径减小,随切削速度的增大,螺卷状切屑的螺距减小。     

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。     

切削参数对钛合金叶片铣削力的影响分析

进行钛合金叶片加工时,切削力易导致加工变形,影响加工精度和表面质量。因此利用UG软件建立钛合金叶片和切削刀具的三维模型,采用仿真软件建立铣削仿真模型,研究分析了切削参数的变化对铣削力产生的影响。对仿真所得铣削力进行极差分析,判断切削参数对铣削力的影响情况,并通过实际铣削加工试验对比仿真数据验证其准确性和可行性,基于此仿真模型对切削参数对轴向力的影响程度进行了单因素分析。研究结果表明：铣削钛合金叶片时,切削参数对切削力的影响程度从大到小依次为切削速度、背吃刀量和每齿进给量;切削速度与轴向力成反比,每齿进给量和背吃刀量与轴向力成正比。     

螺纹铣削切削力有限元分析及试验

为了研究螺纹铣削法加工钛合金螺纹时切削力随切削参数的变化规律,通过对材料本构关系、刀—屑接触及切屑分离准则进行分析,建立了能反映刀具自转、公转及轴向进给运动的三维螺纹铣削模型。利用该模型对每齿进给量和切削速度对切削力的影响进行分析,结果表明:切削力随每齿进给量的增大而增大,随切削速度增加而减小,且每齿进给量对切削力的影响较为显著。通过螺纹铣削试验对所建立的三维铣削模型进行验证,表明所建立模型的误差最大为14%,可满足实际加工需要。     

高温合金GH4169高效插铣工艺试验研究

针对高温合金GH4169插铣粗加工工艺,通过单因素试验,从切削力及刀具磨损两方面评价顺、逆插铣加工方式,并根据优选出的顺插加工方式,分别研究插铣行距及每齿进给量对切削力、刀具寿命及刀具寿命内材料去除总量的影响规律,从而优选出合适的行距及进给。结果表明,在试验研究工艺条件下,当ae=5.0mm,fz=0.017mm/z时,切削力较小,刀具寿命较长,刀具寿命内的材料去除总量较大,且效率较高。     

微细铣削切削力正交实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣槽和侧铣两种工况正交铣削实验,对微细切削力进行测量和分析。深入研究了主轴转速、轴向切深、每齿进给量等工艺参数对微细切削力的影响规律,以优化加工参数,提高微铣削的加工效率和加工精度。     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

Cutting forces prediction in generalized pocket machining

Cutting force prediction is important for the planning and optimization of machining process. This paper presents an approach to predict the cutting forces for the whole finishing process of generalized pocket machining. The equivalent feedrate is introduced to quantify the actual speed of cutting cross-section in prediction of cutting force for curved surface milling. For convenience, to analyze the process with varying feed direction and cutter engagement, the milling process for generalized pocket is discretized into a series of small processes. Each of the small processes is transformed into a steady-state machining, using a new approximation method. The cutting geometries of each discrete process, i.e., feed direction, equivalent feedrate per tooth, entry angle, and exit angle are calculated based on the information refined from NC code. An improved cutting force model which involves the effect of feed direction on cutting forces prediction is also presented. A machining example of a freeform pocket is performed, and the measured cutting forces are compared with the predictions. The results show that the proposed approach can effectively predict the variation of cutting forces in generalized pocket machining.