薄壁零件高速铣削的振动问题分析

对薄壁件加工过程中切削振动的影响因素进行了初步的分析和探讨,并提出了在高速铣削下薄壁零件的加工铣削力模型。通过选用不同的铣削加工用量对铣削力模型进行了验证,得出在不同切削转速、不同的轴向和径向切深、不同进给量条件下的预防变形的工艺措施。     

凸轮轴加工毛刺试验分析

本文以凸轮型面为研究对象,结合切削线速度、进给量和切削深度三个因素对毛刺的影响,进行切削加工过程切削工艺试验和参数优化。研究表明：（1）毛刺厚度、高度和最大切削力随切削线速度的增大而减小;（2）毛刺厚度、高度和最大切削力随单齿进给量的增大而增大;（3）毛刺厚度和最大切削力随切深的增大而增大。因此,可以通过增大切削线速度、减小切深及每齿进给量来抑制毛刺的生成。这些研究结论对凸轮轴切削加工中的毛刺生成问题,具有重要的工艺指导价值。     

可调节气囊提高航空薄壁件加工精度的研究

以前机匣为典型零件,提出了提高航空薄壁件加工精度的可调节压力气囊支撑系统.系统采用正交分析法,对薄壁件进行切削有限元仿真,分析比较了薄壁件在不同工装参数下的切削变形,并研究切削点变形随工装参数的变化趋势.由此对薄壁件工装进行优化,优化后因工装参数引起的误差可减小60%以上,直接对航空薄壁件加工提出指导性意见.在优化的工装基础上,提出了使用可调节压力气囊作为支撑,根据切削点的变形情况使用不同压力的气囊,装夹变形可在优化后基础上再次减小40%以上,从而减小让刀变形、控制薄壁件的加工精度.     

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔的临界轴向力模型

通过分析碳纤维增强复合材料螺旋铣制孔过程的分层机理，提出一种基于经典板壳理论的用于解析复合材料螺旋铣孔出口分层的临界轴向力模型.模型分析表明，螺旋铣孔过程剩余的未切削材料厚度是影响材料出口分层的重要因素；随着未切削材料厚度的减小，材料发生出口分层的概率增加.开展了复合材料螺旋铣孔实验研究，结果显示，模型轴向力临界值最大偏差为13.48%.全因子实验结果显示，轴向力随着主轴转速的增加而降低，随每齿进给量的增加而增加，随每转轴向切深的增加而增加；刀具磨损与轴向力大小呈线性关系，当每齿进给量为0.02mm/齿、主轴转速为6000r/min、每转轴向切深为0.1mm/r时材料所受轴向力最小.     

4Cr16Mo模具钢立铣加工过程中的切削力系数

在动态铣削力模型基础上,通过正交铣削实验分析了立铣4Cr16Mo模具钢时各加工参数对切向切削力系数Kt和径向切削力系数Kt的影响规律,以及切削参数的优化选择;采用二次多项式模型和偏最小二乘法对其进行回归分析.结果表明:对于Kt,径向切深对其影响最大,切削速度次之,每齿进给量的影响最小;而对于Kt,每齿进给量对其影响最大,径向切深次之,切削速度的影响很小.基于此,提出了减小切削力的简单有效办法,同时采用实验方法加以验证.     

Inconel 718微铣削加工表面残余应力有限元仿真

刃口圆弧半径和每齿进给量显著影响微铣削镍基高温合金残余应力,因此进行了基于ABAQUS的Inconel 718微铣削三维仿真研究.基于J-C本构方程模拟材料应力应变关系,得到相同单元在S11和S22两个方向的残余应力值,进而研究每齿进给量对表面残余应力的影响规律.进行Inconel 718微铣削实验,通过X射线衍射法测量不同每齿进给量切削过程中工件进给和垂直进给两个方向上的残余应力.进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为21.1%,平均误差为8.9%;垂直进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为31.0%,平均误差为12.3%,验证了Inconel 718微铣削加工三维有限元仿真模型的准确性.     

薄壁构件铣削加工可靠性灵敏度分析

利用单频率法建立薄壁构件铣削稳定性及表面位置误差模型,采用Kriging方法对薄壁构件铣削稳定性及表面位置误差进行了可靠性灵敏度分析,评价铣削参数对薄壁构件铣削稳定性及表面位置误差的影响程度.研究结果表明:随薄壁构件铣削系统的阻尼比及y向刚度的增加,系统的可靠度增加;随切向力系数、固有频率、径向侵入比及轴向切深的增加,系统可靠度降低;径向力系数和每齿进给量对系统的影响较小.研究结果能为薄壁构件高速铣削加工提供合理的理论依据.     

工件超声振动辅助微通道铣削成形试验研究

为了改善不锈钢材料的微通道高速铣削成形特性,利用自行研制的具有双直槽结构的矩形六面体超声变幅器实现工件的水平超声振动,对304奥氏体不锈钢板载微通道结构进行工件超声振动辅助微铣削成形加工试验,研究了不同工艺参数对微通道成形表面质量的影响。试验结果表明:在超声辅助微铣削加工过程中,当工件的水平超声振幅为4μm时可有效改善切削加工表面的粗糙度,偏大或偏小的超声振幅都会导致微通道表面质量变差;当每齿进给量接近刀具最小切削厚度时,微铣刀钝圆半径引起的尺寸效应最为显著,表面切削加工质量较差,而略大于刀具最小切削厚度的微铣削每齿进给量以及较小的轴向切深,都有利于改善不锈钢微通道表面的铣削成形质量。     

7075铝合金薄壁件高速切削变形仿真分析

针对AL7075零件设计中会采用大量薄壁和翼缘结构,加工中如何控制因零件刚度较差而产生的变形非常关键.本文利用Advant Edge FEM有限元软件对AL7075高速切削过程中切削参数变化对工件的变形进行预测.以JC本构模型为基础,基于高速、拐角、切深和切削力的变化仿真对工件变形的位移量进行分析.设计的刀具模型添加了加工动态点,加工模型采用节点分析法,使薄壁变形建模中切削参数和部件的属性相关程度更好.此有限元仿真方法可用于预测薄壁部分的变形,亦可用于选择最佳工艺参数,以实现端铣工艺的稳定性.     

微波印制板的微铣削实验研究

微铣削是一种先进的高速加工技术,而微波印制板是一种较难加工的复合材料.通过直径为1mm的微铣刀在铝衬微波印制板上进行的切削参数的单因素实验,得出转速和每齿进给量对铣削力的影响较大,切削深度和切削宽度影响相对较小.转速在10 000~14 000r/min、进给量在0.03mm左右时,可综合获得较好的表面加工质量和较少的刀具磨损,对实际的工艺参数选择有一定的指导意义.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

高速侧铣淬硬模具钢表面粗糙度

使用12 mm直径的TiAlN涂层的整体硬质合金圆柱立铣刀,对热处理硬度为41 HRC的3Cr2Mo(AISI P20)钢进行了高速侧铣试验.利用表面轮廓仪测量了表面粗糙度.通过单因素试验结果和正交试验结果分析,研究了切削速度、每齿进给量和切削宽度对表面粗糙度的影响,得出影响表面粗糙度的主要因素是每齿进给量和切削速度,并建立了表面粗糙度试验预测模型.试验中所使用的切削参数为主轴转速8 000~20 000 r/min,每齿进给量0.025~0.125 mm/tooth,切削宽度0.1~0.3 mm.     

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.     

核电管板错齿BTA深孔加工的孔壁表面完整性研究

目的 提高核电管板错齿BTA深孔加工孔壁表面质量。方法 通过实验探究核电管板深孔加工孔壁表面粗糙度、显微硬度、残余应力随钻削进给量、钻削转速和钻削深度的变化规律,并揭示他们之间的内在影响机制。结果 随钻削进给量的增大,孔壁粗糙度增大,显微硬度先减小后增大,残余压应力先增大后减小;随钻削转速的增大,孔壁粗糙度减小,显微硬度和残余压应力均增大;随钻削深度的增大,孔壁粗糙度增大,显微硬度减小,残余压应力先减小后增大。结论 得出的BTA深孔加工孔壁表面完整性随钻削参数的变化规律,为精密深孔钻削工艺参数优化及加工孔质量控制提供了科学依据。     

航空铝合金薄壁件铣削加工变形的预测模型

为预测航空铝合金薄壁件的铣削加工变形,建立三维有限元模型.通过有限元软件MSC,MARC,向有限元模型添加初始应力场、对节点施加铣削力、控制铣刀路径和对模型的网格进行自适应网格细化.使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真.仿真结果表明:铣削之后,薄壁零件呈中间凹陷、四周翘起的盆形.同时,零件的薄壁向内部凹陷.为检验仿真结果的正确性,设计验证实验以测量加工后零件的变形.实验的结果与仿真结果相吻合,证明本文提出的有限元模型可有效预测航空铝合金薄壁件的加工变形.该有限元模型可用来选择合适的加工策略以减小航空铝合金薄壁件的加工变形.     

模具型腔精加工粗糙度预测模型与加工量优化

利用二次回归通用旋转设计方法建立了模具型腔精加工的表面粗糙度预测模型,分析了精加工中轴向切深、径向切深、每齿进给量、切削速度等加工参数对表面粗糙度的影响.并采用遗传算法实现了切削用量的优选,从而达到了在特定的条件下预测和控制模具型腔表面粗糙度的目的.     

加工形态对铝合金薄壁件加工变形的影响

针对航空铝合金薄壁件加工变形的问题,采用三维有限元方法,仿真分析加工形态(材料去除率、构件框数和铣削深度)对铝合金薄壁件加工变形的影响,并通过铣削实验对仿真结果的准确性进行验证。研究结果表明:构件长度方向翘曲变形量随着宽度方向材料去除率减小而减小;随着长度方向材料去除率减小,构件宽度方向变形量减小,而长度方向的变形量基本不变;当构件材料去除率大于85%时,材料去除率一致,框数不一致,构件底面翘曲变形量基本一致;当材料去除率小于85%时,同材料去除率的多框体变形比单框体的变形大;随着铣削深度增大,框类件长度和宽度方向变形量都是先增大后减小;模型仿真计算变形量与实验结果较吻合,本研究可为控制薄壁件加工变形提供参考。     

基于正交试验的Invar36合金铣削切削参数优化

为了研究采用硬质合金刀具加工Invar36合金时切削参数对零件加工表面质量的影响,本文采用正交试验法,设计了以径向切深、主轴转速、每齿进给速度作为主要因素的3因素3水平正交试验表,并通过极差分析法得到影响表面质量的切削参数最优组合和本试验方案的最优水平,最后采用了方差分析法和F-检验分析切削参数影响表面粗糙度的显著关系,并验证了进给速度的变化对零件的表面粗糙度有显著影响。     

HAP增强纳米颗粒对Mg/HAP MMCs微铣削特性的影响

由于羟基磷灰石(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,HAP)纳米颗粒增强的镁基金属复合材料(MMCs)生物相容性和力学性能与骨骼组织非常相似,因此该材料被认为是可生物降解的备选材料。然而增强纳米颗粒的硬度较大,MMCs存在加工较为困难的问题,为了研究HAP质量分数为0.5%和1.0%的Mg/HAP MMCs微铣削加工特性,分析切屑参数对材料表面粗糙度及HAP纳米颗粒对表面形貌和切屑的影响。方差分析表明:随着HAP纳米颗粒含量的增加,主轴转速的影响减小,切削深度的影响增大。建议选择较小的每齿进给量和切削深度,以获得更好的表面粗糙度。尺寸效应的研究表明:当主轴转速和切削深度分别为40 000 r/min和100μm时,Mg/HAP MMCs的最小切屑深度为1.1μm。     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.