匕首刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料切削力预测模型构建

蜂窝芯复合材料是广泛应用于航空、航天等领域的高性价比材料,但其加工过程中常因加工参数等原因造成芯格撕裂、破损等缺陷。切削力是衡量匕首刀超声振动切削Nomex蜂窝芯材料加工质量的重要物理量,为进一步优化加工参数,通过排除芯带粘接及切削位置对切削力的影响,建立匕首刀切削力预测模型,分析了在不同切削深度、进给速度、刀具前倾角及刀具侧倾角下匕首刀切削力的变化规律。实验结果及分析表明,修正及优化后建立的预测模型拟合情况良好,可用于预测对应变量对切削力的影响。随着刀具倾角的减小,切削力减小,且相较于前倾角,侧倾角影响更大。     

侧铣削参数对TC4钛合金表面粗糙度及材料去除率的影响

侧铣采用铣刀侧刃对工件进行铣削,是一种重要的数控加工方式,常用于直纹面零件.针对TC4钛合金的侧铣削加工,开展了主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度的四因素三水平正交试验,分析侧铣削参数对切削力、表面粗糙度及材料去除率的影响.试验结果表明,切削深度和主轴转速对切削力和表面粗糙度的影响较大,进给速度次之,切削宽度最小.切削深度和切削宽度的增大会显著提高材料去除率,在主轴转速为600r/min,进给速度为220mm/min,切削深度为5mm,切削宽度为0.4mm时,侧铣TC4钛合金的表面粗糙度质量较好且材料去除率较大.     

高速铣削铝蜂窝芯壁变形研究

铣削铝蜂窝芯的过程中,由于材料在垂直于芯格轴向的方向上刚性很低,刀具在初始接触蜂窝壁时材料很难直接被完全切除,蜂窝壁会发生让刀变形,进而导致蜂窝壁发生翻转和弯曲。另外,刀具对蜂窝壁的挤压、摩擦会影响金属在切削加工表面的塑性流动,从而影响蜂窝壁的变形,因此控制铝蜂窝芯壁的变形对于研究铝蜂窝芯缺陷的形成有非常重要的意义。本文通过ABAQUS软件进行有限元模拟和铣削实验,探究了铣削深度和冰固持高度对槽铣过程中蜂窝壁变形的影响规律。研究证明,铣削深度和冰固持高度对蜂窝壁变形过程有显著影响。     

应用响应曲面法的机器人铣削工艺优化

为保证机器人铣削加工效率的同时减小切削力、振动加速度和表面粗糙度，从而优化铣削工艺，通过试验研究了不同铣削工艺对机器人切削性能的影响。应用响应曲面法，以切削力、振动加速度和表面粗糙度为响应值，选取主轴转速、进给量和切削深度3类数值因子，以及铣削方式与走刀方向2类类别因子进行优化参数，并建立了各个响应值的二阶预测模型。结果表明：Y方向铣削可以获得较小的切削力和表面粗糙度，逆铣的振动加速度幅值明显小于顺铣加工。同时，进给量和切削深度对切削力和振动加速度具有显著影响，主轴转速对表面粗糙度影响较为显著。优化结果表明高主轴转速、大进给量和小切深时，在保证加工效率的同时切削力、振动加速度和表面粗糙度都较小。     

NOMEX蜂窝芯高速铣削加工工艺的优化

为了解决NOMEX蜂窝芯高速铣削加工过程中固持可靠性差和加工效率低以及加工表面质量差的问题，提出一种新的基于强磁场和摩擦学原理的蜂窝芯高速加工固持方法。该方法利用灌入蜂窝孔中的铁粉自重以及强磁场平台对铁粉产生的吸引力，在铁粉与蜂窝孔侧壁之间以及蜂窝、铁粉与固持平台之间产生摩擦力，实现对蜂窝底部的全约束和固定。建立了NOMEX蜂窝芯高速铣削加工的铣削力模型，进行了以铣削力最小为目标的铣削参数的优化。通过铣削参数的优化，保证了加工过程中蜂窝的固持稳定性，同时保证了蜂窝加工效率和加工质量。     

FV520B钢高速铣削力试验研究

针对高速铣削FV520B钢的铣削力控制问题,通过正交试验,研究了铣削参数对铣削力的影响规律.研究表明:当铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度分别为63m/min,0.05mm/z,1mm和4mm时,采用φ8平底刀高速铣削FV520B钢可以获得小的切削力和高的切削效率;当铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度分别为75m/min,O.05mm/z,1mm和8mm时,采用φ16平底刀高速铣削FV520B钢可以获得小的切削力和高的切削效率.     

RuT400切削力预测模型及参数优化

针对蠕墨铸铁RuT400难加工的问题,通过使用硬质合金涂层刀具对RuT400进行高速铣削试验,以实验参数为基础构建了切削力预测模型,结合其切削性能并使用响应面法对切削参数进行优化。实验结果表明:使用硬质合金涂层刀具切削RuT400是可行的,而且刀具价格便宜,加工经济性更好。切削速度、进给速度、切削深度与切削力之间存在显著的线性关系,根据实际加工参数使用切削力预测模型可以对切削力作出精确预测;切削力随着切削深度的增加以严格的线性方式递增;切削用量对切削力影响的显著性顺序为:切削深度进给速度切削速度。一般情况下,较小的切削深度,适当的进给速度和较大的切削速度能获得较低的切削力和良好的加工效率。     

蜂窝材料冰结加工技术试验研究

蜂窝材料属于难加工材料,其加工方法和固持方法对加工质量有着重要影响。本文介绍了蜂窝芯的结构性能特点,阐述了装夹蜂窝芯的方法。试验采用硬质合金圆刀片组合铣刀对冰结夹持条件下的铝基蜂窝材料进行高速铣削,分析了切削参数对切削力和切削温度的影响规律以及加工缺陷的形成原因,验证了冰结法对蜂窝材料的固持效果。试验结果表明:蜂窝芯表面质量有较大提高,有效抑制了加工缺陷;获得了切削参数对切削力和切削温度的影响规律。该方法提高了蜂窝芯强度,改善了断屑方式,并为低温加工为面内强度小、刚度弱的薄壁金属基蜂窝芯高效加工提供了新方法。     

高温合金蜂窝芯高速铣削材料去除机理与损伤行为

高温合金蜂窝芯材料具有高比刚度、轻质和能量吸收特性好等优异性能,被视为下一代高超声速飞行器热防护结构极具潜力的材料。高速铣削是高温合金蜂窝芯零件成型过程中重要的减材制造工艺,在蜂窝芯材料高速铣削时,蜂窝芯材料面内刚度低且高温合金塑性好,较小的切削力就会使蜂窝壁产生较大的塑性变形,导致蜂窝芯加工精度较低、加工损伤难以控制,对后续焊接、装配等工序产生不利影响。基于有限元仿真对蜂窝壁切削材料去除机理进行了深入研究,探索了铣削参数、刀具类型和铣削方式对铣削过程中铣削力和加工损伤的影响。研究结果表明,蜂窝壁切入角是影响蜂窝芯材料切削加工过程中瞬时应力分布和成屑机理的关键性因素。得到了铣削参数、刀具类型和铣削方式对高温合金蜂窝芯加工过程中加工损伤的影响规律。对于铣削参数,过大的进给量会导致芯格变形等加工损伤,降低切削速度会提高微小毛刺等加工损伤发生的频率;本文采用的三种刀具的对比结果表明,立式铣刀加工质量最好。插铣方式会产生明显的轴向冲击,而侧铣方式可以有效避免轴向冲击。研究成果为高温合金蜂窝芯低损伤高性能加工提供了理论依据和工艺技术储备。     

超声振动铣削光学玻璃材料铣削力研究

工件材料在切削加工过程中所产生的铣削力对加工稳定性、加工的成品率以及工件质量有着十分重要的影响。对光学玻璃这种典型的硬脆性材料,使用传统的铣削方式难以得到高效精密的加工,超声铣削加工是一种特别适用于非金属材料以及难加工材料的加工方式。首先建立了超声振动铣削光学玻璃材料的平均铣削力模型,从理论上得出超声振动铣削加工可有效的降低加工过程中的铣削力这一结论,并用实验验证了这一结论。实验结果表明,与普通铣削加工相比,超声铣削加工明显的降低了切削加工过程中产生的切削力,提高了加工的稳定性等。     

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。     

熟阳极炭块铣削力建模及预测

利用正交实验,建立了以切削速度v、切削深度ae、走刀量f为影响因素的阳极炭块切削力与铣削温度预测模型。采用方差分析技术对回归模型的显著性进行检验。检验结果表明,铣削力与铣削温度回归方程呈高度显著性。经验证所建立的预测模型与实验数据拟合得较好,完全可以用于三面刃高速钢槽铣刀铣削熟阳极炭块,并为进一步设计适合在线开槽刀具提供理论依据。     

变螺旋铣刀切削力建模及影响因素分析

变螺旋铣刀可降低加工过程表面位置误差,进而提高加工精度。考虑变螺旋铣刀的变端齿距和变螺旋角几何特性及刀齿的切削过程分段特性,构建了变螺旋铣刀每齿进给量时变模型和切削力预测解析模型。开展了铣削实验,验证了模型的有效性和可靠性。基于理论模型,进行了变螺旋铣刀切削力影响因素分析,结果表明:常规铣刀实验所得的切削力系数,可用于变螺旋铣刀切削过程切削力预测;铣刀变螺旋角特性可显著影响切削力,刀齿螺旋角度越大,其切削力峰值越小,而每齿的切削力相位宽度随着螺旋角的增大而增大;铣刀变螺旋角特性对切削力的影响在大轴向切削深度时更为显著。     

型腔模具拐角高速加工的切削力研究

在型腔模具的高速铣削中,拐角处切削力的突变会影响加工的质量和加工效率。拐角高速铣削中,对影响切削力的主要因素有进给速度、轴向切深、径向切深和主轴转速。为了研究拐角加工中切削参数和切削力的关系,先进行了一系列的单因素实验,然后进行四因素四水平的正交试验,通过线性回归正交实验法,建立拐角铣削力预测模型。对该预测模型进行了回归方程和回归系数的显著性检验,证明了该预测模型的显著性及得出各因素的对切削力的影响顺序。该模型可用于高速拐角加工中预测切削力及合理选择铣削参数。     

不锈钢立铣切削力实验研究及模型建立

基于不锈钢材料的特性,分析了其铣削加工性能.通过铣削深度、行间距、每齿进给量对铣削力影响的单因素试验,得到三向铣削力数据.应用多元线性统计方法建立了不锈钢铣削力计算的数学模型,并将模型计算出来的数据与实验数据对比,验证了数学模型的有效性.从切削力模型中铣削参数的指数关系,分析得出了各因素对于各向铣削力的影响顺序,即铣削深度、每齿进给量和行间距.此结论可作为不锈钢铣削刀具设计和切削量选择的参考依据.     

圆盘刀超声切削振动系统的振动频率数值拟合方法研究

圆盘刀是超声切削NOMEX蜂窝芯材料的刀具之一,其几何参数直接影响超声切削振动系统的振动频率,进而影响超声切削的加工性能。根据刀具几何参数约束区间,确定振动频率数值模型拟合样本点,分别采用三种拟合方法对超声切削振动系统的振动频率进行数值拟合,并进行全区间拟合准确性对比检验。研究结果表明:采用二次多项式逐步回归法拟合出的方程在几何参数全区间内有更高的准确性,建立的振动频率数值模型可以为超声切削刀具几何参数优化的研究提供参考。     

刀具坐标系铣削力建模及系数识别方法

切削力模型可以计算切削过程的切削力,是预测加工状态、优化加工参数的依据。传统的切削力预测模型都是针对工件坐标系建立的,然而在研究薄壁件多轴加工让刀变形、振动以及刀具磨损等问题时,基于刀具坐标系的切削力表示方式更为直观。为了预测刀具坐标系的切削力,在传统机械切削力模型的基础上,提出了刀具坐标系铣削力预测模型,并提出了基于刀具坐标系测量结果的切削力系数标定方法,最后通过实验验证了所提出的切削力预测模型和切削力系数标定方法,实验结果表明所提出的切削力模型能够准确地预测实际加工中的切削力。     

NAK80模具钢铣削加工过程中切削力系数识别

在铣削加工过程中,切削力系数会影响加工表面质量和切削参数的选择。为了得到NAK80模具钢铣削加工切削力系数,建立了适应多种工况下的铣削力系数经验模型,通过正交铣削实验分析了立铣NAK80模具钢时各切削参数对三向铣削力系数的影响规律,并采用偏最小二乘法对铣削力系数的二次多项式经验模型进行识别。利用已建立的切削力模型和得到的铣削力系数对一组切削参数下的铣削力进行仿真分析,得出结果与实际实验对比吻合,验证铣削力模型的正确性。     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

高温合金GH4169铣削参数优化的研究

针对GH4169材料的难加工性,设计了四因素三水平正交切削实验,应用刀具分析软件THIRD WAVE AdvantEdge对其进行模拟加工。以铣削力为目标进行参数优化,通过对不同加工工艺参数的研究,得出了转速、切削宽度、每齿进给量及切削深度等因素对切削力的影响,为GH4169的高效加工提供了有力依据。