基于过程阻尼的钛合金丝材表面车削精整加工稳定性研究

针对航空紧固件原材料钛合金丝材盘圆细长结构特性和加工难度大的问题,采用无心车床进行钛合金丝材盘圆的表面车削精整加工。考虑车削后高精度表面质量的要求,为提高无心车床的加工稳定性,建立考虑过程阻尼效应的多自由度耦合颤振动力学模型。通过对模型求解,绘制无心车床刀盘切削系统稳定性叶瓣图进行稳定性分析,得到稳定可加工参数组。进一步分析刀具结构参数的影响,刀尖圆弧半径为0.1～0.3 mm、刀具前角为1°～2°和刀具后角为2°～5°时,可以获得设计安全性最高的稳定可加工参数组。通过搭建试验平台验证理论分析结论,所得到的刀具结构参数选择域和稳定可加工参数组可为钛合金丝材盘圆的表面精整加工提供参考。     

负前角刀具正交切削的滞留特性及力学性能有限元仿真分析

在负前角刀具正交切削加工过程中,为了得到更好的表面质量和力学性能,对加工负前角为-80°~0°的正交切削过程进行有限元仿真分析,研究了负前角刀具加工中材料的力学性能变化和滞留现象。仿真结果表明:随着加工负前角绝对值的增大,剪切角迅速减小,剪切应变逐渐增大,刀—屑的接触长度增长,主剪切区域水平分布拉长,导致产生的切屑和滞流区趋于扁平化;随着加工负前角绝对值的增大,前刀面上的平均摩擦系数呈现先减小后反向增大的特点,刀尖点处的最大正压力迅速增大,垂直方向切削力分量迅速增大,切削作用逐渐遭到削弱,刀尖点处的犁、压作用逐渐占据主导地位。     

不同铣削参数对镁合金（AZ31B）表面质量的影响规律研究

进行了端面铣削加工对镁合金AZ21B表面特征的性能实验。在干式加工环境下,以刀具前角、线速度、最大切削厚度、切削深度为影响因子,以表面粗糙度作为分析表面完整性的指标,采用硬质合金刀具进行实验,实验结果表明：镁合金铣削加工中,随着切削深度、线速度、最大切削厚度的增加,工件的表面粗糙度也随之增加,其中切削深度小于6 mm、线速度小于1800 mm/s、最大切削厚度小于0.07 mm时,表面粗糙度值均为Ra1.0μm以下,可实现镁合金的高精度加工;同时刀具前角对镁合金加工至关重要,表面粗糙度随着刀具前角的增加呈现先增加、后降低的规律;当刀具前角在8°～16°区间内,表面粗糙度逐渐增加;当刀具前角为20°时,工件的表面质量相对较高,表面粗糙度为Ra0.5μm左右;结合整体试验的加工情况,特殊情况下刀具前角可以优先选择负角度加工。     

纳米金刚石与石墨烯在切削液中的应用研究

优良切削液的使用能够改善工件的表面质量,同时也能够降低刀具磨损。从纳米金刚石的"滚珠轴承效应"和石墨烯的高导热性上入手,通过在切削液中两种添加剂不同浓度的配制进行不同加工方法加工工件的实验,得出了表面粗糙度以及刀具磨损度的不同结果。实验结果表明:加入两种纳米添加剂进切削液,其最佳配比方案能够提高工件表面质量30%以上,同时能提高刀具寿命达60%以上,从而可大幅降低成本,提高经济效益。     

正弦波微结构的超精密加工技术研究

阐述了同轴调制正弦波微结构的加工原理。结合试验分析讨论了刀具刀尖圆弧半径、被加工材料、切削液等切削条件与主轴转速和刀具进给速度等切削用量对金刚石超精密切削加工后的微结构功能表面的影响。为复杂微结构的金刚石超精密加X-技术研究积累了一定经验。     

刀具的修磨质量及几何参数对已加工表面质量的影响

为了研究硬质合金刀具用于有色金属精密切削的可能性及其规律性,对几种硬质合金刀片研磨后的刀尖状态进行了对比分析,提出了刀尖附近微特征参数影响已加工表面质量的数字指标——锯齿影响系数,并进行了试验论证;初步研究了刀具的几何参数对已加工表面质量的影响。     

不同材料和刀尖圆弧半径刀具加工TC4钛合金的表面质量及刀具磨损行为

采用聚晶立方氮化硼(PCBN)、TiAlN涂层硬质合金(2种刀尖圆弧半径)和Al_2O_3+TiC涂层硬质合金等3种刀具车削TC4钛合金工件,测试了刀具后刀面磨损宽度和工件表面粗糙度,观察了刀具的磨损形貌并分析了磨损机制;同时,研究了刀尖圆弧半径对工件表面粗糙度和切屑形貌的影响。结果表明:TiAlN涂层硬质合金刀具具有比其他2种刀具更长的使用寿命,且加工后工件的表面粗糙度最小、表面质量最好,其磨损形式主要为磨粒磨损和黏结磨损;PCBN刀具的失效形式主要为前刀面和后刀面崩塌,而Al_2O_3+TiC涂层硬质合金刀具的磨损形式主要为扩散磨损;刀尖圆弧半径的增大有利于提高TiAlN涂层硬质合金刀具的断屑能力以及加工工件的表面质量。     

铝合金车削工艺的研究及应用

通过多种切削试验,对影响铝合金车削加工表面质量的主要因素进行了探讨。结果表明:对于6063铝合金宜采用的刀具材料有聚晶金刚石(PCD)和YT15,当刀具的前角为10°、后角为5°-10°、切削速度为40-100m/min、进给速度为0.06-0.12mm/r、且在干车削条件进行车削时,可以获得较低的表面粗糙度。     

内冷却钻头的应用及效果

孔加工属半封闭式切削,切削热集中于刀尖处,使切削刃温度较高;此外,因刀具进给方向与切屑排出方向相反,切削液不易进入切削区,加剧了切削刃温度的升高,使刀具寿命降低。降低切削刃温度最有效的方法是采用切削液冷却,以辅助排屑和带走热量。切削液注入方式可分为外...     

GH4169镍基合金已加工表面残余应力的仿真分析

针对薄壁GH4169镍基高温合金切削加工后表面残余应力大导致表面质量差的问题,研究了切削参数和刀具几何角度对已加工表面残余应力大小及其沿深度方向变化分布的影响规律,通过最小二乘法对所得结果进行了数值分析,侧重筛选对残余应力影响较大的因素,进而采用正交实验法和极差分析法分析刀具前角、后角对已加工表面残余应力的影响规律.结果 表明,工件表面残余应力沿层深呈现典型的"勺型"分布.最大残余拉应力受刀具前角影响最大,且随前角的增大迅速增大,受刀具后角影响次之,随后角的增大增长缓慢;前角为-5°时,残余拉应力最小;刀具后角为0°时,残余拉应力最小.所得结果验证了基于最小二乘法的已加工表面残余应力分析结论.     

车削ZL109铝合金PCD刀具参数对切削性能影响研究

利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定了ZL109铝合金的本构模型参数。采用单因素试验法,模拟刀具前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度的影响。结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力影响最大,而前角对Z方向切削力影响最大,后角对刀尖温度的影响最大。通过正交试验法和极差分析可知,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优。     

车刀刀尖相对工件中心的影响及利用

众所周知,车刀安装时,其刀尖应对准工件中心。但一青工在车削细长轴时,把车刀刀尖对准工件中心加工时,工件振动,把车刀刀尖适量抬高后,振动消失。若再抬高,却无法切削,继而刀具崩裂。他不知道为什么会产生上述现象。 一、后角作用以及消振原理 上述现象其原理很简单,因为一般情况下刀具都磨有前角和后角,其后角的作用就是减少刀具后刀面与工件的摩擦,当刀具刀尖对准工件中心时,     

工艺参数对单晶锗微细切削温度的影响

通过DEFORM有限元仿真软件分析切削参数和刀具参数对单晶锗微细切削温度的影响情况,并采用单因素变量法进行有限元仿真分析。研究结果表明:主轴转速越大,最高切削温度越小;进给速度越大,切削温度越大;切削深度越大,最高切削温度越大;刀具前角增大,切削温度减小;刀具后角增大,切削温度无显著下降;刀尖圆弧半径增大,最高切削温度有所上升。选取主轴转速3000r/min、进给速度12mm/min、切削深度3μm以及刀尖圆弧半径为1mm,设置刀具前角为-10°和后角为20°,可有效降低单晶锗微细切削温度,从而提高单晶锗的加工精度。     

空簧孔静电冷却干式镗削加工平台的设计

动车转向架上的空簧孔进行精镗孔切削时,为了提高镗刀的使用寿命和空簧孔的表面质量,一般采用切削液对刀具和工件进行冷却、润滑。但是使用切削液存在污染环境、浪费资源、影响工人身体健康等缺点,与现代绿色制造工艺要求相悖。基于此文章采用了静电冷却干式镗削加工工艺,根据传统的静电冷却装置结构和镗刀的特点将二者进行集成设计,使二者的功用能够与数控加工中心高度耦合。平台搭建完成后,进行大量的空簧孔样件镗削加工实验。整理分析出试验数据表明静电冷却干式镗削加工基本达到了湿式镗削加工的刀具寿命标准。     

刀具几何参数对表面粗糙度的影响及试验

切削刀具几何参数是影响加工表面粗糙度的重要因素,为提高零件切削加工表面粗糙度质量,分别对刀具前角、后角、主偏角、偏副角和刀尖圆弧半径进行试验,以获得最佳的切削刀具几何参数。     

微孔织构车刀设计与高速微车削试验

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面进行微孔织构设计,并采用Deform 3D进行金属切削动态模拟分析。分析表明,前刀面带有微孔织构的微型车刀主切削力、刀尖最高温度、刀具磨损量,与无织构车刀相比都明显降低。利用微细电火花加工技术在微型车刀表面加工微孔织构,使用自行研制的高速微车削实验装置进行6061铝合金的微加工实验,并从刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度3个方面进行评价。实验结果表明,微孔织构在提高刀具减磨性能和已加工表面质量方面效果良好,微织构改善了切屑形态,增强了刀具排热、抗黏结性能。     

基于有限元仿真的拼接模具铣削用刀具优化

对ABAQUS软件进行了二次开发，以实现拼接模具铣削过程仿真前处理的快速建模。对铣削力、应力和刀具温度进行仿真，并与铣削实验结果对比，验证了仿真模型的准确性。对不同前角、后角、螺旋角及刃口半径的球头铣刀铣削拼接模具的过程进行模拟仿真，采用遗传算法优化铣刀结构，将优化后的结构参数与传统结构参数代入刀具磨损、工件表面质量的对比实验，从而验证了优化的有效性。研究表明，对仿真前处理进行快速建模的二次开发运行成功，模拟结果准确。研究结果为降低制造成本、提高铣刀寿命和工件表面质量提供了理论参考。     

微型车刀微孔织构设计及高速微车削试验

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面进行微孔织构设计,并采用Deform-3D进行金属切削动态模拟分析。分析表明,前刀面带有微孔织构的微型车刀主切削力、刀尖最高温度、刀具磨损量,与无织构车刀相比都明显降低。利用微细电火花加工技术在微型车刀表面加工微孔织构,使用自行研制的高速微车削实验装置进行6061铝合金的微加工实验,并从刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度3个方面进行评价。实验结果表明,微孔织构在提高刀具减磨性能和已加工表面质量方面效果良好,微织构改善了切屑形态,增强了刀具排热、抗黏结性能。     

YQ-9齿轮精切油

在金属切削过程中,刀具前刀面与切屑之间,刀具后刀面与工件的界面之间存在着很大的摩擦,使切削力、切削热、切削温度和工件变形增加,直接导致刀具磨损,同时也影响已加工表面粗糙度和零件精度等表面质量。采用切削液就是为了改善干切削时的切削条件。合理选用切削液,或者研制切削性能良好的切削液应用于金属切削中,可以改善切削过程中各界面的摩擦情况,减少刀具与切屑的粘结,抑制积屑瘤和鳞刺的生长;降低切削温度,减少工件的热变形;减小切削力,保证加工精度,提高刀具寿命和生产效     

机械加工中切削液的使用与试验

阐述了机械加工中切削液的作用、种类及其应用,并对切削液的使用进行了一些生产试验,为延长刀具寿命,改善已加工表面质量提供了依据。