铣刀螺旋角的形成及对切削性能的影响

首先通过铣刀螺旋槽和铣刀前角的数学模型,研究了铣刀螺旋角的形成原理及其对铣刀切削性能的影响。其次用3组不同螺旋角的成形单刃铣刀做切削试验,并记录试验结果。对所得的试验结果进行分析,通过分析可知,铣刀的螺旋角越大,其排屑效果越好,切削纹路越细,最后验证所提理论的正确性。     

普通圆柱蜗杆的参数化设计与制造研究

为提高普通圆柱蜗杆的参数化设计和制造水平,基于普通圆柱蜗杆数学模型、齿轮啮合原理、蜗杆磨床结构、蜗杆加工工艺等开发一款普通圆柱蜗杆的参数化设计、制造软件。以法向直廓圆柱蜗杆(ZN型蜗杆)为例,建立法向直廓圆柱蜗杆几何数学模型,并根据蜗杆与砂轮的空间位姿关系和齿轮啮合原理推导了磨削蜗杆用成形砂轮廓形的数学模型;基于Visual C++6. 0开发了包含有产品管理模块、蜗杆参数输入模块、蜗杆线形过渡模块、蜗杆线形调整模块、砂轮廓形计算模块以及加工代码生成模块的蜗杆设计、制造软件。为验证所开发软件的正确性,采用SK6505数控蜗杆磨床对法向直廓圆柱蜗杆进行磨削加工,磨削后的测量结果验证了该软件的正确性。     

磨削力自适应控制系统的设计

可转位刀片的传统磨削加工大多采用恒进给量控制法,若工件的余量不均、材质不均、磨削速度较高、砂轮的切削性能较差时,在进给速度较大时,将对工件的加工表面质量产生不良影响,如表面粗糙度增大,工件表面烧伤和产生微裂纹,砂轮磨损加剧,砂轮轴变形,甚至砂轮崩裂。若降低进给速度势必会影响加工效率。自适应加工技术是解决上述问题的重要途径,论文讨论了应用该技术对影响加工效率和精度的切削力、转矩、功率、刀具磨损、尺寸精度、和表面粗糙度等物理量进行检测、建模、提取特征,对进给速度、主轴转速等工艺参数进行实时控制,使机床的工艺系统在高效加工中处于最佳状态。     

超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响

通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置,改变相位差实现椭圆振动切削轨迹精准控制,分析对其加工表面质量的影响。实验结果表明：椭圆振动切削轨迹变化同时引起的切削方向残余高度和刀具动态角变化是影响加工表面质量的重要因素;在超声椭圆振动切削加工中存在一个相位差值,对抑制毛刺和崩边、提高加工表面质量具有最佳的效果。     

新型铣刀铣削碳纤维复合材料毛刺抑制机理

针对碳纤维复合材料铣削时易产生毛刺等加工缺陷的问题,分析了新型铣刀抑制毛刺产生的切削机理。选用未涂层的普通立铣刀、交错刃立铣刀、菱齿型立铣刀以及金刚石涂层的菱齿型立铣刀,在相同切削条件下对碳纤维复合材料进行侧铣试验。通过对加工表面质量、刀具磨损以及刀具寿命的对比分析得出:交错刃立铣刀和菱齿型立铣刀能有效抑制工件表面毛刺的产生;由于菱齿型立铣刀参与切削的刃数比交错刃立铣刀多,抑制铣削毛刺产生的能力最好;金刚石涂层菱齿型立铣刀的使用寿命最长,其后刀面磨损缓慢,适合碳纤维复合材料的铣削加工。     

硬质合金高温性能对碳纤维复合材料切削加工的影响研究

制备了主元素一致的两种WC-Co基细晶粒硬质合金材料,材料A添加有微量TaC（NbC）,材料B未添加微量元素。采用高温维氏硬度计对两种硬质合金材料进行高温硬度测试,并用这两种材料制成的菱齿立铣刀对碳纤维复合材料进行铣削加工。结果表明:硬质合金菱齿立铣刀铣削碳纤维复合材料时,磨粒磨损是刀具磨损的主要原因;硬质合金材料A的高温硬度高于材料B;在相同的使用条件下,材料A的耐磨性能比材料B好,制成的刀具使用寿命更长,更适合碳纤维复合材料的切削加工。      

可转位刀片圆弧过渡刃曲面的成形理论

为了提高切削性能和加工质量,可转位刀片一般带有圆弧形过渡刃,圆弧过渡刃曲面的精密成形是制造圆弧过渡刃可转位刀片的关键技术之一,通过对常用的圆弧过渡刃曲面的分析,归纳了4种曲面形式,建立了统一的数学模型和成形方法,利用曲面造型理论和可转位刀片的三维实体数控成形仿真技术,验证了圆弧过渡刃曲面构建模型理论推导的正确性.     

CVD金刚石涂层工艺对硬质合金立铣刀铣削CFRP性能的影响

传统硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料（CFRP）时磨损严重,需在其上沉积金刚石薄膜涂层。在相同的硬质合金立铣刀基体上,改变沉积工艺,获得3种分别覆有粗晶、细晶和复合晶等不同CVD金刚石薄膜的刀具。用扫描电镜观察分析3种涂层的表面形貌。在相同条件下,用3种刀具切削CFRP并分析其刀具磨损机理。结果表明:复合晶工艺的金刚石涂层硬质合金立铣刀耐磨性最好、使用寿命最长,约为粗晶金刚石涂层铣刀的1.35倍、细晶金刚石涂层铣刀的1.59倍,更适合于CFRP材料的铣削加工。      

可转位刀片磨削的夹具设计

可转位刀片种类繁多、外形偏小、精度要求高,在设计刀片周边磨削的夹具时,既要考虑加工工艺、机床结构形式,还要尽可能满足通用、可快速更换的柔性制造要求。为此,从刀片的几何特征和高效、精密磨削考虑,设计了刀片周边磨削夹具,并对设计条件进行了分析。该夹具提高了刀片工艺制造的可靠性和效率。