TC4钛合金铣削性能分析及多目标参数优化

如何更好对钛合金材料进行切削加工,以及在保证高切削加工效率,高精度与低切削力的基础上,如何对加工参数进行合理选取一直是钛合金切削加工领域中的一大研究热点。为了探究TC4钛合金的铣削性能与铣削参数优化问题,设计了正交铣削试验方案,分析了铣削参数即背吃刀量,侧吃刀量,主轴转速,进给速度对其铣削力与铣削后表面粗糙度的影响规律。将铣削力,表面粗糙度与材料去除率作为优化目标,建立了多目标优化模型,在Pareto算法的基础上,采用了一种简捷的方法对模型进行求解,并通过试验验证了该方法的可行性。结果显示,对铣削力的影响程度中,背吃刀量影响最大,随后是侧吃刀量与主轴转速,进给速度影响程度最小;对表面粗糙度的影响程度中,进给速度影响最大,其次是侧吃刀量与背吃刀量,主轴转速影响程度最小;Pareto算法所得的参数组通过试验验证,与正交试验组相比,各项指标数值均在较优位置。     

基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿研究

叶片类薄壁零件的加工误差测量与补偿,一直以来都是其精密加工的关键和难点。为了提高复杂曲面零件的加工效率与加工精度,采用基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿方法。在复杂曲面零件侧铣加工后,测量并分析实际测点与设计曲面采样点间的误差。通过调整加工刀位实现复杂曲面侧铣加工的误差补偿。以一个叶片的侧铣加工与误差测量为实例,经侧铣加工、在线检测、误差分析、侧铣加工刀位调整、再加工测量等环节,通过实例零件的加工误差在机检测与调整刀位后的误差实验结果的比较,实例零件的加工精度有较大提高,验证了上述方法的有效性。     

Compound machining of silicon carbide ceramics by high speed end electrical discharge milling and mechanical grinding

A compound process that integrates end electrical discharge (ED) milling and mechanical grinding to machine silicon carbide (SiC) ceramics is developed in this paper. The process employs a turntable with several uniformly-distributed cylindrical copper electrodes and abrasive sticks as the tool, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. End electrical discharge milling and mechanical grinding happen alternately and are mutually beneficial, so the process is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramic with a good surface quality. The machining principle and characteristics of the technique are introduced. The effects of polarity, pulse duration, pulse interval, open-circuit voltage, discharge current, diamond grit size, emulsion concentration, emulsion flux, milling depth and tool stick number on performance parameters such as the material removal rate, tool wear ratio, and surface roughness have been investigated. In addition, the microstructure of the machined surface under different machining conditions is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer. The SiC ceramic was mainly removed by end ED milling during the initial rough machining mode, whereas it is mainly removed by mechanical grinding during the later finer machining mode; moreover, the tool material can transfer to the workpiece surface during the compound process.     

夹具对箱体加工变形影响研究

以某发动机箱体结合面的铣削工序为研究对象,采用有限元法模拟分析了夹具布局和夹紧力对箱体加工精度的影响。首先建立了箱体铣削力模型,计算了铣削力。箱体加工采用3-2-1定位方式,在夹紧力相同的条件下,改变夹紧的位置,采用有限元法,计算和分析了夹具布局对箱体加工变形的影响,从而确定了箱体铣削加工中夹具的位置。在此基础上,仿真分析不同夹紧力下箱体的加工变形。研究结果为发动机箱体加工中夹具布局和夹紧力确定提供了参考。     

基于Deform 3D的铣削力仿真试验验证研究

铣削力是导致铣削加工件变形及刀具磨损的主要原因,利用有限元软件进行铣削加工模拟仿真是预测切削力变化的重要方法;而任何金属切削仿真软件分析结果都会有一定的局限性,并不能完全的模拟实际加工过程.以铝合金高速铣削加工为研究对象,设计了其铣削方案,借助某经验公式计算并估计主切削力大小,并利用Deform 3D铣削仿真模块进行模拟加工得到铣削力数据,最后通过实际铣削试验验证仿真所得数据的可靠性,为仿真试验结果准确性提供依据.     

铣削自适应控制系统中的工况识别技术

机械加工过程中的工况辨识对于机械加工自动化中控制、决策和故障诊断都十分重要，而且对于提高系统的智能化程度、提高机加工的生产效率及安全生产有重要意义。该文综合分析机械加工中的多种模式识别的新方法，提出了一种综合运用专家系统、神经元网络和模糊模式识别等多种智能技术的工况辨识模型。还提出了一种自学习的模糊评判算法，使模糊建模更简便。该工况辨识模型已成功的用于铣削适应控制系统，辨识结果为控制提供了重要的依据。     

基于3D模型的螺纹铣削加工仿真有限元分析

螺纹铣削作为一种先进的螺纹加工方法,研究其加工过程中切削力和切削温度的变化规律对提高刀具使用寿命及被加工表面质量具有重要的现实意义。以某可转位螺纹铣刀铣削加工45#钢为研究对象,在三维设计软件Pro/e中建立刀具三维实体模型,并导入金属切削工艺有限元软件AdvantEdge中进行铣削加工模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同进给量的选择对切削力和切削温度的影响,分析结果为实际螺纹铣削加工及其进给量的选择提供参考。     

基于分层递阶模型的多轴加工过程分析与运动度量规划

针对复杂曲面多轴数控加工过程的复杂性,提出了一种面向多轴加工的分层递阶构造模型,即利用铣削过程的几何、运动学与力学模型综合分析多轴加工规律.切削工件几何模型采用深度元素法,通过分析刀具与工件接触区域,得到刀具在不同瞬时的轴向范围及沿轴向各微元的切入角和切出角,转换为铣削力模型所需的几何信息,同时运动学模型又为几何与力学模型提供计算依据.采用序列二次规划法优化进给速度,使机床工作在多个约束条件的最大范围值内.五轴螺旋桨加工实验表明,在满足加工精度条件下,优化的进给速度使零件加工效率提高约20%.     

高速铣削45#中碳钢切削力建模及实验研究

采用多因素正交试验法，在五轴高速数控加工中心，进行了高速铣削450中碳钢的试验。基于概率统计和回归分析原理，建立了45#中碳钢的铣削力经验模型，并对回归方程和回归系数分别进行了显著性检验。通过分析正交试验直观图，研究了铣削用量对铣削力的影响。为高速铣削中碳钢、合理选择铣削参数提供了可靠的依据。     

镗铣加工中心自动编程系统HFAPTI

首先介绍了镗铣加工中心机床具有大容量刀库和加工范围宽广的特点,它最适合于加工复杂的箱体零件,这类零件具有复杂的孔系,它们的加工工艺复杂,如钻、扩、镗、铰、攻丝,大直径的孔要采用特殊的加工方法——行星铣削,另外还有轮廊铣削和切槽等。这类零件的编程十分复杂,手工编程所需时间和加工时间之比为10:1～30:1。文章介绍了HFAPT1提供的便于箱体零件编程的功能,如点群加工、轮廊铣削和行星铣削,以及HFAPT1的软件模块结构和主要模块的功能及其实现。 文章最后指出了自动编程技术的发展趋势和HFAPT1的进一步发展。     

旋风铣削运动的矢量建模

旋风铣削法是一种较先进的高效率加工螺纹方法,适用于批量较大的螺纹粗加工,通过矢量分析,建立了旋风铣削运动的矢量模型,并在此基础上得出了描述旋风铣削运动的矢量表达式。     

钛合金风扇叶片的数控加工工艺及模拟仿真

为解决钛合金材料加工较困难、工艺上选择数控加工参数难等问题,通过大量试验总结,优选数控加工参数,优化数控编程技术、刀具材料和参数,采用小切削量和高速球铣刀的数控加工方法,最后运用计算机辅助软件进行模拟仿真,其结果达到了零件的加工工艺要求。解决该难题的关键所在是:钛合金材料的特性、曲面造型方法、数控加工工艺、铣削方式等。     

完全烧结牙科氧化锆陶瓷延性域铣削的研究

为提高完全烧结牙科氧化锆陶瓷的加工质量,降低加工成本,进行了陶瓷铣削的延性域试验研究. 根据小切削量条件推导得出铣削深度与其它切削参数的关系式,同时根据能量法估算出理论脆延转变临界切削深度值. 进行了不同铣削深度下的铣削试验;利用扫描电镜观测代表不同铣削深度的试样表面形貌,得出陶瓷的实际脆延转变临界铣削深度值. 根据试验的结果,综合运用应力均布效应理论和滑移理论阐释了陶瓷铣削脆延转变的机理. 通过切削力、切削温度、表面粗糙度和表面残余应力的测量和分析,研究了陶瓷延性域铣削的性能. 切削性能研究结果表明陶瓷延性域铣削可行,实现了高质量的表面加工.      

鞋楦三维数控加工算法分析

在使用三维离散法造型技术来描述鞋楦外轮廓表面的基础了简要介绍了数控刻楦机的加工原理,并主要针对加工过程中的刀位点确定进行了详细的算法分析。从空间解析几何的角度出发,为刻楦机建立了空间坐标系,推导出铣刀旋转包络面的空间方程,根据楦加工特征提出最小距离法,并将其应用到鞋楦刀位点的计算中,最终加工出来的楦精度和光洁度均达到常规制楦要求。     

任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析

提出了一种计算数控侧铣任意扭曲直纹面叶轮刀位数据的新方法：沿直纹面母线两端点的法矢量偏置一定距离得到2个点，以这2个偏置点所在的直线作为刀轴方向，并使母线两端点到刀轴的距离为刀具半径，推导出了在利用圆柱铣刀侧铣直纹面时刀具与曲面切触线的方程以及加工误差的计算方法，并以计算实例验证了该算法的正确性．这种加工方法使直纹面2条基线的加工误差为0，适合于沿直纹面叶片高度方向分层加工，分层加工后相邻走刀的残留高度理论值为0．     

液压机机体工作台面铣削组合机床

介绍了 Y30、Y4 1型单柱万能液压机机体工作台面铣削专用组合机床 ,分析其加工工艺方案、结构形式、工作循环与控制系统。根据机体零件体形大、自重重的特点 ,采用工件不动、铣削部件移动的布局 ,使机床结构紧凑刚性好 ,加工质量稳定 ,操作调整方便 ,制造成本低 ,效果好 ,适用于液压机机体的多品种、中小批量生产。     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

二轴联动NC加工回转刀具的几个问题

介绍了回转铣刀刃口曲线与二轴联动ＮＣ进给速度设计、实得沟槽等通用数学模型,并结合球头和带角圆两类铣刀进行了计算机模拟和后处理,为这类铣刀二轴联动ＮＣ加工提供了依托。     

高温合金GH3039铣削力实验研究

由于高温合金材料GH3039的切削加工性差,选取背吃刀量、铣削速度、每齿进给量等参数,研究其对高温合金数控铣削力的影响。利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过铣削实验得到了切削参数与铣削力的变化曲线。实证表明切削参数的选择在GH3039加工过程中的重要性。     

铝合金槽铣中毛刺形成机理与控制方法

研究了槽铣过程进给方向毛刺的形成机理以及主动控制毛刺大小的方法.通过改变垂直铣削中的出刀角度和斜铣中的斜切角度来改变工件的刚性、测量出刀位置和侧面出刀位置的最大毛刺高度与厚度.结果表明,毛刺大小随着加工速度的增加而减小;摩擦角随着出刀角度以及斜切角度的增大而增大,从而导致毛刺尺寸增大.基于实验研究结果,提出了4种有效的主动控制毛刺大小的方法.研究表明,该控制方法对于铝合金及其他轻金属的精密槽铣加工有指导意义.