Gr/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料切削力仿真实验研究

利用Abaqus有限元分析软件,对石墨烯/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料的铣削过程进行有限元模拟仿真,并对石墨烯质量百分含量为0％～0.7％的四组样品进行铣削性能测试,研究石墨烯/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料的切削力变化特征.结果表明,Abaqus有限元软件建立的切削力模型与实测铣削力曲线变化趋势相似,说...     

PCBN刀具加工TC4钛合金的切削加工性

摘要：针对聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride, PCBN）刀具材料和钛合金Ti-6Al-4V（TC4）工件材料的特点,采用单因素试验法对切削力和已加工表面粗糙度进行研究;通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）观察和能量分散光谱（energy dispersive analysis system,EDS）扫描分析,对PCBN高速切削钛合金TC4时的刀具损坏形态和损坏机理进行研究;采用对角正交回归试验法,求得PCBN刀具切削钛合金时的刀具寿命经验公式,并分析切削用量对刀具寿命的影响. 研究表明：PCBN高速切削钛合金时,粘结磨损、扩散磨损和脆性磨损是其主要损坏机理,在高切削速度、低进给量、低切削深度下PCBN刀具加工钛合金时的切削加工性最好,因此PCBN适用于钛合金的精加工.     

电子束选区熔化气孔形成机理

电子束选区熔化(EBSM)是一种新兴的增材制造技术,钛合金Ti-6Al-4V是增材制造中最常用到的材料之一.对钛合金Ti-6Al-4V增材制造试样进行微观组织及拉伸性能分析,发现试样底部存在粗大块状平行a板条组织,顶部存在细小柱状β相及片层状α板条组织.拉伸试验结果显示,平行和垂直增材制造方向试样极限抗拉强度相差较小,说明在增材制造过程中存在气孔缺陷,导致材料强度发生变化.     

高温合金GH4169铣削加工的有限元模拟与铣削力试验分析

为减小高温合金GH4169铣削过程中切削力对加工精度及表面质量的影响,采用Deform 3D有限元方法对高温合金GH4169铣削过程中的铣削力进行了建模与仿真.通过铣削力正交试验验证了模型的准确度.利用单因素仿真实验分析了铣削参数对铣削力的影响规律.仿真与试验结果表明:端铣高温合金GH4169时铣削力仿真值与试验值基本吻合,模型准确度优于其他铣削力模型;在切削用量三要素中,对铣削力影响最大的是铣削深度,其次是进给量和铣削宽度,影响最小的是铣削速度.     

Ti-6Al-4V薄板临界拉深成形温度研究

对高强Ti-6Al-4V薄板成形性能进行研究,通过单轴拉伸试验测得Ti-6Al-4V应力—应变曲线以及延伸率,观察拉伸失效样件断口组织,研究不同技术参数下Ti-6Al-4V板材拉深行为.结果表明在试验条件下,温度在300℃以下时难以成形圆筒件.300℃开始可拉深出合格圆筒件,此时材料抗拉强度为986.69MPa,延伸率为20.05％.300℃为Ti-6Al-4V薄板在试验条件下拉深成形圆筒件的临界温度,此温度下极限拉深系数为0.656.试验表明高强Ti-6Al-4V板料在一般冲压条件下成形性极差.     

钛合金薄壁件铣削过程稳定域预测及验证

铣削过程中颤振的产生会导致切削力的幅值增大且波动加剧,进而使得工件的已加工表面质量降低。针对此问题,首先依据颤振稳定性解析算法,建立钛合金Ti6Al4V薄壁件铣削过程的动态铣削系统,得出稳定性叶瓣图;然后,采用有限元仿真与试验相结合的方式进行验证,结果显示稳定性分析结果与试验和有限元仿真结果具有很好的一致性,验证了叶瓣图的正确性。研究结果可以为钛合金薄壁件铣削加工提供理论基础,并设置合理的加工参数来避免颤振的产生,为钛合金薄壁件铣削加工提供理论依据及技术指导。     

加工参数对激光沉积制造钛合金Ti6Al4V表面完整性的影响

针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明：切削深度对切削力和表面粗糙度的影响较大;在每齿进给量为0.03 mm、切削速度为70 mm/min、切削深度为0.9 mm、切削宽度为0.5 mm时,切削力较小,表面粗糙度较低且亚表面损伤较小;沉积钛合金会出现未熔化粉末颗粒缺陷.工艺参数会对沉积钛合金的加工产生重要影响,且加工参数仍需要进一步优化.     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形行为的人工神经网络预测

为了研究钛合金的超塑性变形行为,对Ti-6Al-4V双相钛合金进行了超塑性变形试验.构建了以超塑性变形温度、应变速率、晶粒尺寸为输入变量且以峰值应力和稳态应力为输出变量的三层BP人工神经网络模型,预测了该合金在不同超塑性变形条件下的流变应力值,并对该模型的隐含层数、神经元个数、输入输出数据、算法函数进行了合理优化.结果...     

AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究

使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金.研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度.2种刀具在切削过程中均出现切削...     

机器人行星复合铣削技术验证实验

为提高大型铝合金构件的机器人铣削加工效率而不降低加工质量,开展机器人铣削对比实验研究,探索行星复合铣削方法在机器人切削加工领域应用的可能.提出一种机器人行星复合铣削工具系统,介绍其基本结构与运行原理,并通过建立刀尖运动轨迹模型比较机器人行星复合铣削与机器人端铣刀尖运动轨迹特征.开展Al-2024单因素机器人铣削试验,对比研究机器人行星复合铣削与沿X或Y方向进给的机器人端铣在加工效率、表面粗糙度和切削力等方面的差异.结果表明:相对于机器人端铣,机器人行星复合铣削的加工效率至少提升21.34%,表面粗糙度至少降低33.33%,同时其最大切削力分量和轴向切削力均优于机器人端铣.机器人行星复合铣削相当于多个间隔固定相位角的摆线铣削的有序组合;在相同机器人系统配置与加工参数组合的条件下,机器人行星复合铣削的加工性能优于机器人端铣.研究结果为实现大型铝合金构件高效机器人铣削提供了新方案.     

Chip formation in high speed milling of Ti-6Al-4V alloy under nitrogen-oil-mist

High speed milling experiments using nitrogen-oil-mist as the cutting medium were carried out to investigate the characteristics of chip formation for Ti-6Al-4V alloy.Within the range of conditions employed（cutting speed,vc=190-300 m/min;cutting depth of axial,ap=5,7 mm）,saw-tooth chips were produced in these experiments.During the macro and micro analysis of the Ti-6Al-4V chips,an optical microscope and a scanning electron microscope（SEM）were used to study the microstructure and the morphology of the chips,and the X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）was employed for chemical analysis.Comparisons were made to study the influence of different cutting media（nitrogen-oil-mist,air-oil-mist and dry cutting condition）on chip formation.Results indicate that cutting media have significant effects on chip formation.Nitrogen-oil-mist is more suitable for improving the contact condition at chip-tool interface and increasing the tool life in high speed milling of Ti-6Al-4V alloy than air-oil-mist and dry cutting.     

铣削力数学模型的建立及高速铣削力的理论分析

针对高速铣削时常用到的立铣刀建立了铣削力的数学模型，从金属切削理论角度出发，分析了高速铣削过程中影响铣削力的各因素，对铣削力及其X、Y、Z三方向分力进行理论计算，通过理论铣削力公式预测在高速切削时，切削力随切削速度的变化规律。     

龙格-库塔方法求解插铣钛合金的振动位移

高速切削过程中振动造成的不稳定切削严重影响工件的加工质量,因此切削振动已成为金属切削加工领域一个重要研究课题.针对钛合金插铣过程中的振动位移问题,依据有阻尼系统的振动理论,采用四阶龙格-库塔数值解法,建立了插铣过程中三自由度弹性阻尼系统的振动时域模型,并且基于Matlab对时域模型进行了仿真,得到刀具位移随时间变化的曲...     

基于应力场的高速面铣刀安全性研究

针对高速面铣刀切削加工过程的特点,在刀具可靠性分析基础上建立了高速可转位面铣刀的应力场模型和刀具及其组件的安全性判据.通过有限元分析,获得了切削力和离心力对高速面铣刀应力场影响规律,并获得了刀具安全转速.高速面铣刀切削试验结果表明:基于应力场分析开发的高速面铣刀,在其安全转速范围内应力场分布状态较好,并在切削速度为2 010 m/min时达到最佳的切削性能.     

钛合金高速铣削力的试验研究

主要研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了钛合金TC4高速铣削过程铣削力的问题,研究了切削参数、刀具磨损及刀具材料等对铣削力的影响。     

高速铣削系统切削力动态分析

工件的切削加工与过程动态力学之间存在着必然的内在联系．由于铣削系统中的振动,特别高速铣削加工过程中的振动,在运用KISTLER测力计系统测量切削力时,通常会出现信号失真现象．文章进行了铣削系统的动力学分析,测量了切削过程中工件的振动,估算了工件的惯性力、测力计等效质量和测定的力学数据增量．试验结果表明,高速铣削硬钢构件时的振动,是由较强的冲击、切屑形成机理以及共振所产生,这些因素在分析切削力和切削过程时不容忽视．     

端铣切削可转位铣刀片刃前区温度场分析

端铣切削难加工材料3Cr1Mo1/4V过程中产生切削高温,导致刀片破损速度加快,使用寿命降低.因此精确控制切削热和准确测量切削温度成为决定此类难加工材料切削性能的关键因素.通过可转位铣刀片断续车削模拟端铣切削的实验方案,利用红外辐射测温法分析切屑自由端表面的温度分布规律,并借助有限元软件的热传导单元获得刀-屑接触区及切屑内部的温度场分布.研究结果表明,断续切削实验方案及有限元模拟可有效用于铣刀片刃前区温度场分析,从切屑一侧研究切削热及切削温度,为优化设计铣刀片槽型,提高刀具寿命和加工效率等奠定基础.     

基于工控机的石材铣削力测量系统

目的研究金刚石圆柱铣刀铣削石材的铣削力,建立基于工控机的石材铣削力测量系统．方法通过对金刚石圆柱铣刀铣削石材的受力分析,建立了金刚石铣刀铣削力的数学模型．结合测力指标构建了石材铣削力自动测量系统的硬件实验装置,给出了软件开发过程中数据采集关键环节的解决方法．结果利用该系统对石材铣削力3个分力进行了实际测量,获得了可靠的铣削力数据,实现了测量数据的实时采集、曲线绘制和数据管理．结论石材铣削力自动测量的实现,为进一步研究金刚石刀具的磨损特性、石材的切削性和加工工艺参数的优化等提供了理论依据．     

铝合金 Al7075-T651螺纹铣削力仿真分析与实验研究

以航空铝合金Al7075-T651材料为加工对象,对螺纹铣削力进行研究。首先在三维CAD软件Pro／E中建立了某ISO标准牙型可转位螺纹铣刀的三维模型;并利用金属切削有限元软件AdvantEdge模拟其铣削加工过程,对铣削力的变化进行预测;然后利用三维测力仪,对样刀在相同切削条件下铣削加工铝合金Al7075-T651的切削力进行实时监测;最后通过对比分析两者铣削力的误差,验证了螺纹铣削数值仿真的准确性,为螺纹铣削进一步研究及刀具优化提供参考依据。     

刀具前角对螺纹铣刀铣削性能影响的仿真分析

为合理选择刀具前角,提高刀具使用寿命和螺纹加工效率,对某可转位螺纹铣刀铣削加工45号钢进行研究。借助金属切削工艺有限元软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同刀具前角对切削力和切削温度的影响,进而优化选择合理的铣刀前角,为实际螺纹铣削加工刀具前角的选择提供参考。