微细铣削航空铝合金温度场试验研究

采用红外热像仪测量微细铣削加工航空铝合金材料中的切削温度。分析微刀具、工件及切屑的温度场分布规律;研究进给速度、主轴转速、背吃刀量对切削温度的影响。研究结果表明微细铣削加工中切削温度较低,最高切削温度出现在微刀具与工件的接触区域。进给速度对切削温度影响较大。该试验结果可用于微细铣削加工参数优化,也可为提高工件表面加工质量、合理设计与使用刀具提供理论依据。     

钝圆半径对镍基高温合金的铣削性能影响

铣削典型的难加工材料镍基高温合金时,刀具刃口直接接触参与切削,对铣削性能起到决定性作用。通过建立刀具精确三维模型和有限元切削仿真模型,对不同钝圆半径的圆角铣刀铣削镍基合金进行仿真,分析钝圆半径对切削性能的影响,开展切削试验进行验证。结果表明:钝圆半径对刃口附近集中区域的应力和温度以及进给抗力和切深抗力影响较为显著;钝圆半径增大,切屑挤裂程度增加,刃口附近集中区域的应力和温度呈减小趋势;切削仿真和实际切削试验具有较好的对应关系。     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

高速干铣削高强钢加工表面硬化及残余应力研究

针对AISI 4340高强钢加工质量较差的问题,采用硬质合金涂层刀具进行高速干铣削试验,研究切削参数对加工表面硬化和残余应力的影响。结果表明:铣削速度对加工表面硬化程度和硬化层深度影响最大,且随着铣削速度的增加,加工表面硬度值减小,硬化层深度逐渐减小;加工表面在进给、切削以及45°方向均产生残余压应力,铣削速度和每齿进给量对残余应力的影响较大;在v_c=400~500 m/min,f_z=0.03~0.06 mm/齿,a_p=0.2~0.3 mm,a_e=3~4 mm的切削条件加工时,可以获得较小的加工表面硬化程度和较大的表面残余压应力。该结果对高强度钢类零部件的生产具有理论指导意义。     

Ti6Al4V钛合金大进给铣削3D有限元模拟分析

大进给铣削是提高钛合金等难加工材料粗加工效率的先进工艺技术之一,但其切削机理因与常规铣削不同而仍有待进一步研究。为此,以有限元法为研究手段,应用有限元分析软件Deform-3D对Ti6Al4V钛合金大进给铣削过程进行了模拟,分析了每齿进给量对铣削力和铣削温度等参数的影响。结果表明:随着每齿进给量的增加,铣削力和铣削温度均随之增加,每齿进给量对径向切深方向的铣削分力影响最大,最高切削温度出现在切屑与刀具前刀面接触且靠近刃口的位置,工件的最大等效应力分布在第一变形区。此外,与试验结果的对比分析表明,有限元模拟值与实测值的变化趋势一致,铣削力模拟值与实测值数值较为接近,但铣削温度模拟值与夹丝法半人工热电偶实测值仍相差一定数值。     

铝合金高速铣削机理三维仿真建模与分析

为了研究铝合金7050-T7451高速铣削机理,建立了能反应实际铣削状态的斜角切削有限元模型.该模型采用双刃螺旋立铣刀进行模拟,模拟过程考虑刀具的进给运动和旋转运动,工件材料模型通过高温拉伸实验与高速压缩实验得到,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和粘结摩擦区的修正库仑定律,切削温度模型等效为窄带热源.采用建立的有限元仿真模型模拟了铣削过程中的切屑成形状态,分析了应力、应变和温度分布情况以及铣削力值.研究结果表明,铝合金高速铣削加工形成连续带状切屑,最大应力发生在第一变形区,切屑形成时应变最大,最高温度出现在刀、屑接触部位,模拟得到的铣削力可以接受.     

航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究

根据实际微细铣削加工方法,采用DEFORM软件建立螺旋立铣刀铣削加工分析模型,利用该模型分析硬质合金刀具铣削加工航空用钛合金Ti6Al4V过程中的铣削力变化,在相同条件下进行铣削加工试验。试验结果表明:随着铣削的进行,刀具与切屑逐步接触,各个铣削方向切削力逐渐增加;随着铣削的进行,切削厚度逐渐减小、铣削温度升高、工件材料力学性能和铣削力开始降低;铣削深度、单齿进给量及铣削速度对铣削力均有不同程度的影响,其中单齿进给量影响最大。     

覆盖件模具曲面曲率特征对球头刀铣削力的影响

针对自由曲面模具的铣削加工,提出一种综合考虑曲面曲率、刀具前倾角和侧偏角的瞬时铣削力预报方法。基于曲面几何特征,研究了进给方向、行距方向曲率半径对刀具切削角度的影响,以及刀具前倾角和轴向切触角对未变形切屑厚度的影响;基于微分思想,将自由曲面加工中任意刀齿切削周期内的切触区进行离散,结合三维次摆线切削轨迹建立未变形切屑模型,得到适合于自由曲面三轴球头铣削的瞬态铣削力,该模型能够综合考虑曲面曲率特征变化、刀具工件切触角度变化;基于二次曲面模具模型进行铣削加工试验,试验测试结果表明,预报的铣削力和试验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性,在平稳切削时最大铣削力预测误差值在12%以内,验证了该方法能有效地预报自由曲面模具的球头铣削的瞬态铣削力。     

刀具角度对钢轨铣削温度的仿真与试验研究

刀具角度与切屑的形成、铣削力、铣削温度、刀具磨损和被加工表面质量有着重要的联系。为了分析刀具几何角度对第一变形区铣削温度的影响,利用Advant Edge对U71Mn铣削过程建立了3D仿真模型;同时,采用K型人工热电偶测量了第三变形区—刀/工面处铣削温度,并探究了工艺参数对铣削温度的影响规律。试验结果表明:随着刀盘转速、进给速度和背吃刀量的增加,铣削温度逐渐升高;其中,刀盘转速和背吃刀量对切削温度有着更为显著的影响,而进给速度的影响则较小。然后采用红外热像仪对第二变形区刀/屑面的铣削温度进行了测量,并将在同一切削参数条件下人工热电偶与红外热像仪的实测温度与仿真结果进行了比较,结果表明所建3D仿真模型的有效性。最后,在上述所建模型基础上仿真分析不同刀具角度对第一变形区切削温度的影响,为铣刀盘刀具结构设计提供一定的指导意义。     

绿色切削高强度钢的刀具磨损及切屑形态

分析了微量润滑切削时润滑剂的渗透机理及润滑作用对铣削力的影响。使用传统切削、干式切削及微量润滑三种方式铣削高强度钢(PCrNi3Mo),对比切削性能并探讨微量润滑技术对刀具磨损及切屑形貌的影响。对微量润滑加工过程中切削参数(铣削速度、每齿进给量、铣削深度及润滑剂使用量)对刀具磨损的影响进行研究,利用响应曲面法建立了刀具后刀面磨损模型以确定铣削高强度钢(PCrNi3Mo)时润滑剂的最佳使用量,并利用试验验证。结果表明,微量润滑可有效抑制刀具磨损进程;建立的刀具后刀面磨损模型与试验结果误差较小,具有较高实用价值,微量润滑铣削材料PCrNi3Mo时,润滑剂的最佳使用值约为185mL/h;通过改善切削区的摩擦情况,微量润滑可降低切削区域温度并有效控制切屑形貌。     

吹气条件对石墨高速铣削过程的影响

在石墨高速铣削加工过程中采用合适的吹气及吸尘装置,可有效减小刀具磨损,提高加工质量.通过改变石墨高速铣削过程中的吹气条件,包括气流的喷射角度、距离和压力,对比了有无吹气条件时石墨切屑形式和吸附情况,精确测量切削后分布在工件和刀具表面的石墨粉屑质量,研究了切削速度、进给速度、轴向切削深度和径向切削深度等切削参数对石墨切屑吸附情况的影响,分析了石墨切屑的运动方式及吸附情况对石墨高速铣削加工过程的影响.     

铣削减材工艺对激光熔覆增材Fe45合金表面质量的影响研究

针对激光熔覆增材再制造Fe45合金表面质量差,不能满足精密机械零部件的功能和装配要求,对激光熔覆层进行铣削减材加工。文章研究了铣削减材工艺对铣削力、表面粗糙度以及微观形貌的影响规律,采用正交试验方法进行了铣削减材试验。通过方差和极差分析方法,评价了主轴转速S、进给速度F、切削深度a_p对熔覆成型件铣削力和表面粗糙度的影响规律;从微观角度分析了铣削减材工艺对表面形貌和切屑的影响。结果表明,铣削减材工艺参数对成型表面质量影响较大,其中对铣削力影响最大的是铣削深度,对表面粗糙度影响最显著的是进给速度;Fe45激光增材成型件经过铣削加工后,表面粗糙度Ra由13.68μm最低可降至1.7μm,降低了87.6%。由实验可知,铣削减材工艺能够大幅提高激光熔覆增材再制造Fe45合金表面质量,对激光熔覆涂层机械加工具有指导意义。     

CVD金刚石刀具的微细铣削仿真及试验研究

为研究切削参数对CVD金刚石微铣刀切削性能的影响,运用扩展有限元法对CVD金刚石微刀具的铣削加工和刀具损伤应力进行仿真模拟,研究了铣削加工后工件的表面粗糙度随切削参数的变化规律,分析了切削参数对微铣刀失效的影响,并通过试验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明:在CVD金刚石微铣刀加工TC4钛合金时,铣削深度和每齿进给量的增加不利于工件加工质量的改善;铣削速度增加对工件加工表面粗糙度影响较小;铣削深度是影响刀具失效的主要因素,铣削速度和每齿进给量是影响刀具失效的次要因素。     

高速侧铣参数对7050-T7451铝合金表面粗糙度的影响

为提高航空结构件加工效率和表面质量,通过单一铣削参数实验,研究采用两种硬质合金刀具在高速铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、径向铣削深度、铣削进给速度等切削参数以及加工方式(顺铣、逆铣)对表面粗糙度的影响.分析表明:表面粗糙度随刀具尺寸和径向切深增大而增加,在铣削进给速度增加趋势下仅有较小波动,不受主轴转速直接...     

基于Deform仿真平台的铣削加工切削深度和进给速度分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析。先通过UG软件构建刀具,再将其导入ABAQUS内完成建模过程。仿真结果得到,铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大。在0.01～0.05mm的切削深度范围内工件形成的最高温度。随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度20mm/min时。     

基于Deform的切削参数对微铣削加工切削温度的影响分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析.通过UG软件构建刀具,将其导入ABAQUS内完成建模过程.仿真结果得到:微铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大.在0.01 ～ 0.05 mm的切削深度范围内工件形成最高温度,随着主轴转速逐渐增大,切削最高温度表现出单调增加的变化规律.随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度为20 mm/min时.     

PCBN刀具切削堆焊钴基合金的试验研究

采用PCBN刀具对堆焊钴基高温合金层进行切削试验,研究不同的切削用量和刀尖圆弧半径对表面粗糙度和切削力的影响规律,并采用离差分析法对其影响程度进行评估。试验结果及分析表明:切削加工堆焊钴基合金时,切削力和表面粗糙度的部分变化规律有别于传统切削理论,这是因为钴基堆焊合金特有的物理机械性能、堆焊层组织状态、PCBN刀具的性能特点及所选取的几何参数使切削区域材料性能变化和刀具磨损特征不同于传统切削理论所致。试验获得的表面粗糙度值较小,符合以车代磨的加工工艺要求。由离差分析结果可知,进给量对表面粗糙度、主切削力和背向力影响最大,背吃刀量对进给力的影响最大。     

枪钻加工镍基合金的仿真研究

针对镍基合金切削性能差以及切削温度高等问题,研究了不同钻削参数对GH4169高温镍基合金加工质量的影响规律。利用ABAQUS仿真软件对所建模型进行仿真,在给定不同钻削参数的情况下,分析工件和刀具的应力以及温度变化情况。研究表明,进给速度对等效应力峰值影响不大,等效应力峰值随主轴转速增大而减小;切削温度随着进给速度以及转速的升高而增大,进给速度对切削温度的影响程度大于主轴转速;利用较高转速和较小进给速度可以降低加工时的应力和温度。     

切削参数对高速铣削Stellite6合金切削温度影响的研究

Stellite6合金是以钴铬钨为主要元素的高温合金,红硬性好但导热性能差,在切削加工时刀具与切屑接触区域易产生较高的温度。建立Stellite6合金切削仿真模型,确定试验方法及条件,运用正交试验与仿真研究每齿进给量、切削速度和切削宽度对切削温度的影响规律,使用极差分析法和方差分析法获得铣削参数对切削温度影响的主次顺序,得到以最小切削温度为目标的最优切削参数,并建立了切削温度的经验计算公式。     

切削参数对高进给铣削高强度钢切削温度的影响

高进给铣削是一种采用小切深、大进给的铣削加工方式,在深腔的加工中具有较高的加工效率和加工质量。为了研究切削参数对切削温度的影响,建立了高进给铣削34CrNi3Mo高强度钢仿真模型,采用正交试验法法设计了仿真研究方案,运用极差分析、方差分析等方法研究了仿真得到的切削温度,依据多元回归分析法得到切削温度的经验公式。结果表明：通过增加切削深度来提高高进给铣削高强度钢的切削效率,有利于避免切削温度的大幅度增加。