高速铣削球头立铣刀加工倾角的研究

球头立铣刀铣削曲面时,刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响,在扼要介绍高速铣削对球头铣刀要求的基础上,通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究,得出了调整刀具和工件之间的加工倾角,有效改善切削条件的策略,对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义.     

球头铣刀刀刃形状对高速铣削加工的影响

使用精密球头铣刀进行高速铣削加工可以加工出各种形状的曲面，因而在模具生产及单件零件生产中得到了广泛的应用。球头铣刀高速铣削加工的切屑形成过程有它的特殊性。因而适当选择加工参数来调整最小切削厚度可以获得更好的铣削过程。     

高速加工铣刀结构参数的分析

高速切削机床激振频率远远超出“机床-刀具-工件”工艺系统的固有低频范围,高速铣削过程中产生的振动,会导致刀具的折断、降低加工精度等。铣削过程中的振动,除了与其加工参数及工件材料性能有关外,还受其自身结构参数的影响。铣刀结构参数对振动的影响体现在影响其结构的振动特性,即其结构的固有频率和振型。因此,研究铣刀结构参数对振动的影响,对降低加工振动、提高高速铣削效率及精度非常必要。     

一种螺旋刃球头铣刀的高速加工铣削力模型

研究了高速加工中球头铣刀的铣削力特性。通过综合运用理论建模法和经验系数法,并引入高速切削时引起切屑动量改变所需的作用力,建立了高速切削条件下球头铣刀的铣削力模型。实验验证结果表明,理论计算值与实验测量值吻合良好。     

高速面铣刀设计及加工研究

高速切削加工技术是一项应用广泛的先进制造技术,对高速面铣刀的设计及加工的研究,一直是高速切削加工技术发展的一个重要的研究方向。本文主要对高速面铣刀的设计与加工进行研究,通过分析与实验相结合的方法,对面铣刀的几何参数、几何角度与切削力之间的关系、刀体设计、加工工序等方面的特点进行了分析和总结。     

高速面铣刀设计模型的热力耦合评判方法

基于热力耦合场分析评判高速面铣刀的设计模型。依据需求层次理论,给出高速铣刀性能层次结构,提出高速铣刀性能评判方案;针对高速可转位铣刀串联系统的失效特征和高速铣刀动平衡精度要求,确立高速面铣刀的基本结构,采用均匀试验设计方法获得铣刀组件材料设计方案,构建高速铣削铝合金直径为63mm的面铣刀设计模型;进行高速面铣刀热力耦合场分析,研究铣刀组件材料和转速对其最高切削温度、最大等效应力和刀片位移的影响,评判和优选出可用于高速铣削铝合金的高速面铣刀设计方案;通过高速面铣刀切削铝合金试验,利用铣刀动平衡精度、安全性、切削效率和已加工表面粗糙度试验结果,测试铣刀的高速切削性能满足高速切削要求。     

高速切削可转位铣刀安全性分析

在中国的高速切削行业中最常用的切削形式就是高速铣削，而在高速铣削中占重要地位当属可转位铣刀加工技术，在高速铣刀特别是可转位的铣刀研发中人们更加关注其安全性能，提高高速切削可转位铣刀安全性能对于发挥高速铣削加工技术，推动经济发展具有重要的理论性意义与现实性意义。本文主要针对高速切削可转位铣刀安全性进行分析，探究目前国内外铣刀安全性研究的背景与发展意义。     

球头铣刀高速铣削玻壳屏凸模表面粗糙度研究

通过用球头铣刀在屏凸模型面做切削试验,研究高速铣削时切削速度、进给量及其它因素对工件表面粗糙度的影响规律,获得了高速铣削屏凸模型面所需的优化切削参数,保证了表面加工精度,提高了加工效率。     

高速多轴加工策略及切削参数合理化的研究

基于对高速切削工艺和多轴加工特点的分析,探讨保证高速高效和优质加工的工艺策略及选定切削参数的方法。通过研究高速切削机理及加工工艺特性,确定高速切削加工所面临的主要问题是如何同时保证高的加工效率、质量和刀具寿命。提出以铣刀有效直径和有效线速度确定切削参数,并导出有效直径和有效速度及其转速的计算方法。给出了高速铣削加工的工艺策略和合理设置铣削参数,可为高速切削编程提供技术参考。     

高硬度淬硬钢高速铣削过程的切削温度研究

通过设计在不同加工工艺参数条件下高速铣削高硬度(48HRC～68HRC)淬硬钢试验,研究了切削温度信号的特征,分析了切削温度与淬硬钢材料硬度、切削工艺参数的关系。结果表明:随着淬硬钢材料硬度的增大,切削温度呈现递增趋势,4种淬硬钢的切削温度随材料硬度变化顺序为:PM60SKD11S136P20,其中,PM60材料的切削温度远高于其余3种淬硬钢材料;随着切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)的增大,4种涂层铣刀的切削温度基本呈现出逐渐增高的趋势,其中TiSiN和TiAlN涂层铣刀的切削温度增高幅度大于AlCrN和CrSiN涂层铣刀。建立了4种涂层铣刀高速铣削淬硬钢S136的切削温度多元回归预测模型,可应用于淬硬钢S136的切削温度预测。     

自由曲面数控加工用刀具

从刀具有效半径和切削速度的角度,分析比较了球头立铣刀在三坐标和平头立铣刀在五坐标自由曲面加工中的加工效率与切削性能,提出了球头立铣刀和平头立铣刀的优化刀具尺寸,并对叶片曲面的刀具轨迹进行了仿真模拟。     

硬质合金铣刀涂层性能的试验研究

针对涂层材料改善刀具切削性能这一问题,本文采用常速试验和高速试验的方法,对比分析了七种涂层材料对铣刀切削性能的改善程度。试验结果表明:涂层性能优越与否与切削速度有很大关系,AlCrN和TiAlCN涂层铣刀更适合高速切削;而AlTiN涂层铣刀不适合高速切削;TiN涂层铣刀无论在常速和高速切削时性能均表现不佳,高速切削时磨损相对更快;CrN+TiN复合涂层抗氧化能力较好,但抗磨能力相对较差。     

Optimization of machining parameters on temperature rise in end milling of Al 6063 using response surface methodology and genetic algorithm

This present study focused on the effect of machining parameters such as helix angle of cutter, spindle speed, feed rate, axial and radial depth of cut on temperature rise in end milling. A prediction model of the temperature rise was developed using response surface methodology. The experiments were conducted on Al 6063 by high-speed steel end mill cutter based on central composite rotatable designs consisting of 32 experiments. The temperature rise was measured using K-type thermocouple. The adequacy of the model was verified using analysis of variance. The given model is utilized to analyze direct and interaction effect of the machining parameters with temperature rise. The optimization of machining process parameters to obtain minimum temperature rise was done using genetic algorithms. A source code using C language was developed to do the optimization. The obtained optimal machining parameters gave a value of 0.173 °C for minimum temperature rise.     

基于正交切削模型的铣削加工有限元仿真

以铲齿成形铣刀的使用寿命为优化目标,对刀具的几何角度、切削用量进行模拟研究。建立正交铣削加工模型来模拟仿真铣削过程,并对切削加工过程中所得到的一些基本物理量进行分析和讨论。从理论深度上把握切削加工的状态,为建立合适的加工工艺策略提供理论和技术上的支持。     

基于遗传算法的高速铣削工艺参数优化研究

在高速铣削加工中,考虑机床和工件加工的实际约束条件,为合理选择高速铣削工艺参数,建立了最大生产率和最低加工成本的优化目标数学模型。以铣削速度、进给量、铣削深度、铣削宽度为工艺参数的优化变量,提出了基于遗传算法的高速铣削工艺参数优化方法,为高速铣削加工提供了理论依据。     

自由曲面数控加工刀具的研究

对自由曲面数控加工中的刀具进行了较深入的研究。从刀具有效半径和切削速度的角度,对平头立铣刀在五坐标自由曲面加工中的加工效率与切削性能进行了分析。提出了球头刀和平头刀的刀位计算方法,并对叶片曲面的刀具轨迹进行了仿真模拟。     

高速铣削刀具的安全性技术

高速铣刀工作时的主要载荷是离心力,离心力过大会导致刀具破裂而造成重大事故。本文介绍了德国对高速铣刀安全性技术研究的基本内容,提出了提高高速铣刀安全性的措施。     

Milling of MAR-M247 nickel-based superalloy with high temperature and ultrasonic aiding

This study investigates the properties of machining MAR-M247 nickel-based superalloy combined ultrasonic vibration with high-temperature aided cutting. Taguchi experimental design was adopted to identify the influence of machining parameters on the machining characteristics. The six machining parameters, namely cutting tools for different materials; depth of cut; cutting speed; feed rate; working temperature; and, ultrasonic power. The machining characteristics analyzed include surface roughness, flank wear, cutting force, and milling temperature. According to the experimental results, when the cutting speed is greater than 90 m/min, P-type tungsten-carbide cutters with or without a Ti-alloy coating were unable to endure the very high temperatures generated in milling MAR-M247 nickel-based superalloy. The tungsten-carbide cutters melted and fractured. Due to the insufficient toughness of cermet cutters, the periodic high-impact stress causes severe cutter fractures when the cutting speed is greater than 60 m/min. When the cutting speed was less than 40 m/min, the cutter temperature was not significantly increased. Thus no melting or fracture of the cutters was found. Furthermore, when the cutting speed was less than 40 m/min, and fluid containing nano-particles of 5–23 nm in size was used, the cutter-workpiece friction force was reduced and the cutter life was extended.     

Optimization and sensitivity analysis of geometrical and process parameters to reduce vibration during end milling process

Selection of geometrical and machining parameters has great influence in machining performance. Predictive modeling can be used in optimization and control of process parameters. This study focuses on the optimization and sensitivity analysis of machining parameters, and fine-tuning requirements to obtain better machining performance. A statistical prediction model was developed in terms of tool geometrical parameters such as rake angle, nose radius, and machining parameters such as cutting speed, feed rate, and depth of cut. Central composite response surface methodology with five parameters and five levels was used to create a mathematical model, and the adequacy of the model was checked using analysis of variance. The experiments were conducted on aluminum Al 6351 with high-speed steel end mill cutter. Vibration in terms of acceleration amplitude during end milling was measured with two accelerometers—one in tool holder (channel I) and other in workpiece fixture (channel II) respectively. Optimizations of process parameters were performed using genetic algorithm. Sensitivity analysis was performed using developed equations to identify the parameter exerting most influence on vibration amplitude.     

球头铣刀余摆线加工表面形貌的建模与仿真研究

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的创成过程异常复杂,传统方法建模困难。提出一种球头铣刀余摆线加工表面形貌的数值仿真方法,根据齐次坐标矩阵变换原理建立刀齿的运动轨迹方程,通过改进Z-MAP算法完成了加工表面形貌的仿真。该算法通过建立刀齿微元的随动矩形包围圈和瞬时扫掠四边形,使用角度累加法快速地获取刀齿微元在单位时间步长内扫掠到的工件网格点,根据多元函数的泰勒公式,用线性插值的方法求出该网格点的高度坐标。仿真结果表明球头铣刀余摆线铣削的表面形貌整体上优于普通直线铣削。试验结果表明,在垂直和倾斜加工条件下,球头铣刀余摆线铣削获得的表面形貌与仿真结果具有较高的一致性,说明所提出的方法可以预测球头铣刀余摆线的加工表面形貌。