车削粗糙表面的特征解耦与形貌仿真

结合机床运动学与切削理论,对车削加工过程中表面形貌的影响因素进行了归类概括。基于复杂叠加信号解耦的思想,针对已加工成型的车削表面,采用频谱分析将形貌信号按照波长关系进行划分,得到加工因素对各波段信号幅值的影响规律。解决了直接分析多种加工因素耦合所引起考虑参数缺失与复杂信号分量叠加无法直接解耦的难题。针对相对精细的粗糙表面信号直接提取难度大的特点,按照加工表面粗糙度数值的大小,将粗糙表面划分为粗糙与精细两种类型。从幅值梯度较大,相对粗糙的加工表面形貌成分提取入手,得到各加工成分信息对实际形貌的影响规律。采用相应信号成分对各加工因素信号成分进行代替,实现粗糙表面形貌的提取与仿真。继而将分析得到的信号成分影响规律应用于相对精细粗糙表面信号的分析,最终实现从粗糙表面信号到精细表面信号成分的表征与解耦,为相对精细粗糙表面形貌的预测与仿真提供一种新的方法与思路。最后,结合表面信号特征提取的结果,实现了对车削粗糙表面形貌的仿真,为车削加工表面形貌的预测与车削粗糙表面接触分析提供了实用性的数字模型。     

超声振动车削W-Fe-Ni表面质量及其形貌特征研究

采用普通车削及振动车削方法对W-Fe-Ni合金材料进行了加工试验,分析了各切削参数、振动参数对加工表面粗糙度的影响程度,认为除进给量外,振动参数也是较显著的影响因素。通过X射线衍射仪、白光干涉仪、扫描电镜对试件表面进行显微形貌观测,证实了振动车削时刀具对加工表面的强烈熨压效应。结果表明,振动车削中,合理选择车削参数和振动参数可以获得良好的加工表面。     

GH4169高速车削参数对加工表面完整性影响研究

使用PVD-TiAlN涂层硬质合金刀片进行高温合金GH4169的高速车削正交试验,建立了表面完整性特征中表面粗糙度、表面残余应力、显微硬度的经验公式,分析了车削参数对表面完整性各特征量的影响规律,并观测了高速车削加工的表面形貌。结果表明:表面粗糙度随车削速度的增加而减小,随进给量和切削深度的增加而增大,进给量是影响表面粗糙度的最主要因素;随着进给量的增加,表面形貌变差;轴向残余应力表现为压应力,切向残余应力表现为拉应力,减小进给量,降低车削速度可减小车削加工的残余应力,轴向残余应力对进给量最敏感,切向残余应力对切削深度最敏感;显微硬度随车削速度的增大而增加,车削速度是影响显微硬度的主要因素。     

超精密车削表面微观形貌的几何建模与仿真研究

在综合考虑刀具几何参数，刀具振动和最小切削厚度等因素对已加工表面形貌影响的前提下编写了表面微观形貌的仿真程序，在仿真时把一个随机振动信号成功地叠加在理论表面粗糙度中。提出一种建立圆弧刃金刚石车刀超精密车削表面粗糙度模型的新方法。结果表明，仿真得到的表面微观形貌，能够比较正确地反映出超精密加工将要获得的表面轮廓。     

高速硬态车削工件表面形貌及其粗糙度特征

借助于扫描电镜照片、已加工样品表面形貌轮廓描绘和试验数据处理等手段,对高速车削工件已加工表面形貌与其表面粗糙度之间的关系以及它们的形成特征进行了分析研究。研究结果表明,切削速度和被切削材料的硬度是决定高速车削过程中被切削层材料变形和已加工表面形貌及其表面粗糙度形成的主要因素。切削热和刀具的进给运动使已加工表面上出现了犁垄和高速加工所特有的熔融金属涂抹现象,决定着已加工表面粗糙度值的变化。对于已加工表面的形成起着重要的影响作用。随着被切削材料硬度和切削速度的提高,工件已加工表面质量在一定程度上得到了改善。     

6061铝合金径向超声振动车削的表面完整性研究

为研究径向超声振动参数及切削参数对车削6061铝合金表面残余应力、表面粗糙度以及表面形貌的影响,采用与普通车削进行对比的方法对6061铝合金进行纵向超声振动切削试验。结果表明:与普通车削相比,径向超声振动辅助车削能显著提高零件加工表面的残余压应力;在两种切削方式下,表面残余压应力均随切削速度的增加而增大;在相同切削参数下,随着径向超声振幅的增加,6061铝合金加工表面的残余压应力变大;与普通车削相比,径向超声振动车削使工件表面的粗糙度变大,并且伴随振幅的增加,表面粗糙度呈上升趋势;通过对加工表面的三维形貌进行观测发现,超声振动辅助车削能有效抑制传统车削加工中的积屑瘤和鳞刺等表面缺陷,并显著提高加工表面质量。     

细长轴振动车削表面粗糙度的研究

根据超声波振动车削加工原理,第一步通过逐点单因素试验对超声振动切削下细长轴不同位置处表面粗糙度随切削用量的变化进行了研究,确定了不同切削因素变化下细长轴表面粗糙度的极值位置;第二步通过正交试验研究了超声振动车削细长轴时切削用量对工件整体平均表面粗糙度的影响,并与普通切削进行了对比试验。试验结果表明:超声波振动车削能够显著改善细长轴加工后的表面粗糙度。同时研究了各切削用量对表面粗糙度的影响规律,并对超声振动切削参数进行优化,得出试验最佳切削参数。     

高速车削工件表面形貌及其粗糙度特征的试验研究

借助于扫描电镜照片、已加工样品表面形貌轮廓描绘和试验数据处理等手段,对高速车削工件已加工表面形貌与其表面粗糙度之间的关系以及它们的形成特征进行了分析研究.研究结果表明,切削速度和被切削材料的硬度是决定高速车削过程中被切削层材料变形和已加工表面形貌及其表面粗糙度形成的主要因素,随着被切削材料硬度和切削速度的提高,工件已加工表面质量在一定程度上得到了改善.在已加工表面上出现了犁垄和高速加工所特有的熔融金属涂抹现象,由此决定着已加工表面粗糙度值的变化.     

基于萤火虫—模拟退火混合算法的AF1410钢车削参数优化研究

为探究满足AF1410钢特定表面粗糙度要求的最优车削参数,利用中心复合试验法设计试验方案,对试验结果进行影响规律分析和加工机理分析,并基于响应面法建立表面粗糙度回归模型。同时为弥补标准萤火虫算法的固有缺陷,在标准萤火虫算法基础上引入模拟退火算法形成萤火虫—模拟退火混合算法,并对AF1410钢车削参数优化数学模型进行求解,得出最优车削参数为切削速度V=265m/min,进给量f=0.06mm/r,背吃刀量a_p=1.2mm。经验证,利用最优车削参数加工所得表面粗糙度满足实际使用需求。     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

车削参数对难加工材料表面粗糙度的影响及参数优化

为了研究车削参数对难加工材料(300M钢、A100钢及TC18钛合金)表面粗糙度的影响规律以及优化车削参数,首先采用硬质合金刀具对难加工材料进行正交车削试验,依据试验结果分析车削参数对表面粗糙度的影响规律及显著性;然后构建表面粗糙度的多元线性回归模型;最后以材料最大去除率和最小表面粗糙度为评价指标,对车削参数进行多目标函数优化分析.结果 表明:难加工材料的表面粗糙度随切削速度的增加而减小,随进给量的增加而增加,随背吃刀量的增加而增加,且A100钢的表面粗糙度远大于300M钢的表面粗糙度,TC18钛合金的表面粗糙度与300M钢的表面粗糙度相差较小;进给量对难加工材料表面粗糙度的影响程度最大,背吃刀量次之,切削速度对其影响程度最小.获得了难加工材料在满足不同工艺要求下的最优车削参数组合.     

TA15钛合金切削振动与表面质量关系研究

通过单因素试验对TA15进行外圆车削加工,采集振动信号并提取信号特征值,分析了切削用量对切削振动和表面粗糙度的影响规律,揭示切削用量对振动的影响,并根据正交试验结果分析切削用量对振动和表面粗糙度影响的主次关系,得到优化的切削用量。试验研究表明:切削用量中,切深对切削振动影响最大,其次为进给量,切削速度影响最小。改变进给量时,振动加速度与表面粗糙度近似成线性正比关系;改变切深时,振动加速度随表面粗糙度的增加而增加。     

表面测量与分析在调控加工中的应用

对超精车削加工中得到的表面进行表面仿真分析.通过分析其表面空间频谱,确定表面微观形貌特征与加工参数、切削振动之间的关系,为调控加工过程提供理论依据.     

超精密车削表面三维形貌的形成及加工影响因素分析

全面分析了超精密加工表面形貌及其特征的形成，认为它是实际粗糙度表面、波纹度表面和几何形状特征表面的叠加。基于机床工艺系统和加工过程，详细分析了超精密车削表面三维形貌的加工影响因素，认为刀具几何开头、进给量和切削深度影响理想粗糙度表面的形成，工件材料特性和刀具与工件间相对振动影响实际粗糙度表面和波纹度表面的形成，加工进给运动误差影响几何形状特征表面的形成。     

TC21钛合金数控车削参数多目标优化研究

为实现TC21钛合金数控车削加工表面粗糙度达标和车削温度可控,利用中心复合试验法设计试验方案,并对试验结果进行极差分析和加工机理分析,以明确车削参数对加工结果的影响规律。基于响应面法建立表面粗糙度和车削温度的单目标预测模型,并通过统计学分析验证预测模型的精度。运用NSGA-Ⅱ遗传算法计算多目标最优车削参数,经实际加工对比验证得出：利用多目标最优车削参数加工所得的表面粗糙度和车削温度与预测值相符,且均满足实际工程要求。     

基于边频分析的齿轮故障诊断

在齿轮故障诊断中,故障信号对某一特征信号的调制作用,在其频谱图上产生边频带。这些边频带是以齿轮的啮合频率为中心,以轴的旋转频率为间隔的边频带,同时,使用边频分析解决实际问题时还以细化频谱分析作为基础,保证分析的精确性。最后利用频谱细化图的边频带对机械设备中齿轮故障进行分析和诊断,很好的判定出故障所在位置和原因。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。     

影响超精密车削表面粗糙度几种主要因素分析

论述了影响超精密车削表面粗糙度的几种主要因素,详细分析了刀具几何形状、最小切削厚度、不规则的金属变形、切削用量、振动等因素对加工表面粗糙度的影响,为超精密车削加工表面质量的控制提供了依据。     

干式车削不同淬硬状态淬硬钢已加工表面粗糙度及三维形貌的试验研究

使用PCBN刀具对5种不同淬硬状态(40±1HRC,45±1HRC,50±1HRC,55±1HRC,60±1HRC)Cr12MoV模具钢进行干式硬态车削试验,揭示了切削速度、走刀量、切削深度、工件硬度对已加工表面粗糙度及三维形貌的影响规律及机理。研究结果表明:与车削硬度为40±1HRC、45±1HRC、60±1HRC的工件相比,以v=50,250,450,650,850m/min车削硬度为50±1HRC、55±1HRC的工件时,切削速度对表面粗糙度的影响较为显著,最小表面粗糙度可达0.569μm。车削60±1HRC的工件时,随切削深度的增大,表面粗糙度值逐渐减小,当a_p0.15mm时,Ra1.00μm;而走刀量的影响规律与其反之,当f0.15mm时,Ra1.00μm。已加工三维形貌表明,车削较软的工件时,由于刀具切削刃后刀面对被高温软化的已加工表面的二次伤害使得三维形貌突起的棱脊模糊不清;车削较硬的工件时,刀-工界面硬质颗粒的犁耕效应及后刀面的小沟槽复制效应,使已加工表面产生小沟槽。     

振动辅助电解车削加工技术研究

为提高电解车削材料去除率和改善加工表面质量,提出了振动辅助电解车削加工方法。采用阴极机械振动的方式使得加工间隙呈周期性变化状态,改善电解车削加工性能。进行了添加振动辅助前后的对比验证试验,研究了相关参数对振动辅助电解车削加工影响。结果表明:振动辅助电解加工能明显改善极间状态,提高材料去除率以及减小加工表面粗糙度值;材料去除率和表面粗糙度随着振动频率、加工电压、占空比、加工间隙和电解液温度呈规律性变化。