三维槽型铣刀片铣削温度试验及热破损研究

针对铣削加工中铣刀片热破损问题,进行铣削温度试验,基于铣削试验,运用有限元法对引起铣刀片热破损的温度场和热应力场进行数值模拟.有限元分析结果表明,三维槽型铣刀片的温度场和热应力场优于平前刀面铣刀片,与试验结果吻合较好.据此可预测,在铣刀片的前刀面上压制出合理的三维槽型能够改善温度场和热应力场,使铣刀片抗破损能力增强.     

三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中，刀具载荷变化大，瞬态铣削力有突变现象，影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力，首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程，得到瞬时未变形切屑厚度模型；然后,基于铣削微元的思想，建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型，该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响；最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明，预报的瞬态铣削力和实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基本在15%以内，验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

考虑工件变形的五轴侧铣薄壁件铣削力建模

针对铣削加工过程中工件和刀具接触关系的时变性所导致铣削力预测不精准的问题,提出一种综合考虑工件变形作用下的五轴侧铣铣削力建模方法。首先,基于机械Ⅱ型力学模型,综合考虑剪切力和犁切力作用,建立五轴铣削加工微元铣削力模型;其次,利用欧拉-伯努利梁理论计算工件在任意切削深度下的变形量;进而,更新工件变形量引起的切削深度变化,构建考虑工件变形的五轴侧铣薄壁件铣削力模型;最后,通过试验与模型预测结果对比,得出在考虑变形的情况下,X、Y方向上铣削力的平均峰值误差分别减小了4.42%和0.62%,验证了模型的有效性。     

铣削粉末冶金高温合金FGH95时工件温度的研究

镍基粉末高温合金具有屈服强度高、疲劳性能好等优点,是制造新型发动机涡轮盘的理想材料,工件温度是引起工件各种形式热损伤的主要因素,本文研究铣削粉末冶金高温合金FGH95时工件的瞬态温度.对铣削过程进行合理简化,基于移动热源法建立粉末冶金高温合金铣削时工件温度的解析模型,研究铣削速度对工件温度的影响规律.通过铣削试验对工件...     

自由曲面等高加工铣削载荷预报

实际生产过程中球头铣刀主要用于曲面加工,但是关于球头铣刀曲面加工切削力的研究很少.本文针对曲面铣削加工中球头铣刀切削力预报的问题,通过离散近似将动态的切削过程分解为一系列进给方向和刀具与工件接触区不断变化的微小瞬态阶段,将剪切和犁切双重作用的静态球头铣刀切削力模型引入到自由曲面铣削载荷预报中,并选取一自由曲面工件进行铣...     

铣刀切削刃曲率对刀具磨损的影响研究

切削加工时,刀具磨损对工件加工质量影响较大。刀具切削刃曲率改变,最大有效切削弧长和最大铣削面积随之变化,散热条件和产生的热量也发生变化,进而影响到刀具的磨损程度。采用螺旋角为0°的直刃鼓形铣刀,研究铣刀切削刃曲率对刀具磨损的影响,研究时只改变刀具参数中的母线半径(即切削刃曲率)。选择5组母线半径/切削刃曲率,计算对应5组数据的最大有效切削弧长和最大铣削面积;采用Deform-3D软件对鼓形铣刀5组母线半径/切削刃曲率的刀具前刀面磨损进行仿真和铣削试验,观测刀具磨损情况。研究结果表明,刀具前刀面磨损随着切削刃曲率半径的增大而增大。     

基于遗传算法的复杂槽型铣刀片铣削参数优化

复杂槽型铣刀片具有优于平前刀面铣刀片的切削性能。文中针对复杂槽型铣刀片的加工过程，建立了铣削加工的工艺参数优化模型和约束条件，提出了基于遗传算法的铣削参数多目标优化算法，并进行了优化实例分析，得到了合理的铣削参数。     

成形铣齿加工过程中的切削热模型

为了获得铣齿切削时切削区域的温升分布,在分别对铣削热产生和传出的机理,以及刀具和工件之间几何关系分析的基础上,得出包含对应虚拟镜像热源的热源模型。考虑到剪切面热源和刀屑接触面摩擦热源对工件、切屑和刀具的温升作用效果的不同,根据傅里叶导热定律推导出顶刃切削时相应热源的温升计算公式,分别对3者的温升分布进行计算可以获得整个切削区域的温升分布。结果表明,铣削过程中温度随切削的深入而升高,在不改变工件和刀具材料的情况下,进给速度是影响切削温度的主要因素,改变刀盘转速对温升的影响不大。     

铣削方式对微小精密零件加工表面质量的影响

铣削加工是精密零件加工的重要手段之一,不同铣削加工方式对微小精密零件的表面质量有很大影响。本文通过研究铣刀单齿的运动轨迹模型,分别建立顺铣和逆铣时的粗糙度计算模型,以某微小精密零件实际加工参数为例,对顺逆铣的表面粗糙度进行对比分析;以AISI4340钢为工件材料,对某微小精密零件的顺逆铣进行仿真,研究两种铣削方式的铣削力和表面残余应力。     

航空铝合金高速铣削温度场的三维有限元模拟及试验研究

为研究航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中的温度场分布规律,在对螺旋刃立铣加工过程传热学模型分析和简化的基础上,对航空铝合金7050-T7451高速铣削过程中工件—刀具接触面温度分布进行三维有限元模拟,并重点研究热源强度计算、热载荷施加等关键技术。在相同的切削条件下,进行铣削温度试验,且模拟结果与试验结果比较吻合。研究表明所建立的三维铣削温度有限元模型能正确地模拟高速铣削过程中的工件温度场分布。     

高硬度合金高速加工刀具温度场的研究进展

高硬度合金高速加工时,切削区域因剧烈摩擦产生的切削热是影响刀具磨损的重要因素。本文围绕前刀面温度场和内部温度场两个方面,总结近年来刀具温度场的研究进展。从已有研究来看,对刀具前刀面温度场的研究主要在于热源和热分配比的确定,刀具内部的热传导过程主要为非傅里叶热传导模型的建立。本文系统梳理了刀具前刀面温度场模型、测量技术和刀具内部热传导模型的理论和方法,分析了当前研究存在的不足,并对未来高速加工刀具温度场的研究方向进行了展望。     

耐热钢加工刀具粘结破损数学模型的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损数学模型的研究.首先,进行铣刀片切削温度实验,对铣刀片粘结破损机理进行分析;其次,通过实验揭示不同铣刀片粘结破损失效形式的差异;在粘结破损实验的基础上,建立铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析铣削温度对刀具粘结破损的影响规律.研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论与试验基础.     

立铣铣削加工参数和铣刀几何参数的计算机辅助设计

在立铣加工过程动态铣削力非线性数学模型的基础上 ,采用变步长数值积分算法和递推算法建立起动态立铣加工过程的计算机仿真模型。通过输入不同的立铣加工参数和铣刀的几何参数 ,在时域内利用计算机来仿真机床的铣削振动。以刀具—工件系统的相对振动位移振幅最小为目标 ,完成铣削加工参数和铣刀几何参数的设计。     

钛合金铣削过程刀具前刀面磨损解析建模

钛合金Ti6Al4V作为典型的航空航天难加工材料,在其铣削过程中硬质合金刀具的磨损会降低加工过程稳定性,进而影响加工效率和已加工表面表面质量。刀具前刀面磨损会导致刀具刃口强度降低,并影响切屑的流向和折断情况。针对前刀面磨损机理进行分析并构建了月牙洼磨损深度预测模型。首先运用解析方法构建了前刀面应力场模型,得到切屑在前刀面滑动过程中的刀具前刀面应力分布情况及磨损位置。基于刀-屑接触关系的基础上建立了前刀面温度场模型。然后,基于所得刀具前刀面应力与温度分布,构建综合考虑磨粒磨损、粘结磨损与扩散磨损的铣刀月牙洼磨损深度预测模型,获得月牙洼磨损预测曲线;结合铣刀月牙洼磨损带沿切削刃方向分布的特点,建立了随时间变化的铣刀前刀面磨损体积预测模型。最后通过试验验证了切削宽度对前刀面磨损的影响规律,预测结果与试验测量值具有较好的吻合性。结果表明随着切削宽度的增加,月牙洼磨损深度及前刀面磨损体积都随之增加。研究结果为钛合金铣削用刀具的设计和切削参数的合理选择提供了理论基础。     

波形刃铣刀片温度场的试验研究

利用大型软件ANSYS对波形刃铣刀片及平前刀面铣刀片进行了有限元分析,并应用模糊数学理论对其温度场进行了模糊综合评判,预测了三维复杂槽型波形刃铣刀片的优越性能;通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的铣削试验,对采集数据应用Matlab软件进行处理,得到前刀面刀—屑接触区平均温度与时间关系的试验方程,对比分析也证明了波形刃铣刀片的优越性。     

铣削方式对高速铣削TC4钛合金刀具磨损的影响

为研究高速铣削TC4钛合金时不同铣削方式对刀具磨损的影响,在铣削速度为200m/min时采用硬质合金刀具对工件分别进行顺铣、逆铣和交替铣的切削试验。分析了不同铣削方式下刀具磨损的特点和形貌,并对刀具耐用度进行了对比。结果表明:在此铣削速度下,硬质合金刀具在不同铣削方式下的磨损特征主要表现为前刀面刃口处的塌陷及后刀面的沟槽磨损。刀具耐用度在顺铣方式下较好,交替铣、逆铣时的刀具耐用度则大大低于顺铣,且交替铣比逆铣刀具耐用度稍好。     

基于时变热源的丝杠旋风铣削瞬态温度建模方法研究

丝杠旋风铣削是一种高效、生态的加工工艺。其加工过程中会产生大量的切削热,从而会影响刀具寿命、工件完整性和加工精度。目前旋风铣削加工工艺的研究缺乏对丝杠旋风铣削加工过程中切削区域温升的研究。为此,综合考虑了旋风铣削加工过程未变形切屑厚度、宽度与面积时变特性,提出一种适用于丝杠旋风铣削加工过程中切削加工区域刀具、工件和切屑的时变热源瞬态温度建模方法。首先基于丝杠旋风铣削加工过程中未变形切削时变特性的分析,对丝杠旋风铣削加工过程中热源时变特征进行建模,包括时变未变形切屑几何特征、时变刀屑接触区域与时变边界模型;在此基础上,构建旋风铣削加工过程中时变热释放强度模型;进一步建立丝杠旋风铣削时变热源瞬态温升模型。试验分析结果证明了该方法的有效性,并基于该模型揭示了未变形切屑的几何特征、切削线速度对切削区域温度的动态变化规律,为旋风铣削工艺设计人员制定工艺时提供支持。     

基于DEFORM的锥齿轮加工刀具铣削过程研究

在锥齿轮加工过程中,铣刀经常发生磨损、崩刃、断裂等失效情况。为了改善刀具失效情况,延长刀具使用寿命,在刀具铣削锥齿轮三维模型基础上,利用有限元仿真软件DEFORM对刀具铣齿过程进行仿真。研究了刀具的铣削力、等效应力及工件与刀具的温度场变化情况。得出铣削加工的状态变量对实际生产中铣刀的失效情况分析及加工参数选择具有指导意义。     

波形刃铣刀片温度场边界条件的研究

通过传热学、流体力学、切削理论的综合运用对波形刃铣刀片温度场边界条件进行了研究。采用相似原理对面铣加工过程中波形刃铣刀片表面的对流换热系数进行了分析 ,得出了对应的计算公式 ;结合铣削温度试验 ,推导出了前刀面刀—屑接触面输入的热流密度的函数表达式。给出了波形刃铣刀片温度场有限元分析的边界条件 ,为进一步研究铣刀片的粘结破损和槽型优选提供了理论依据。