纯铁车削刀具磨损对表面完整性的影响

在微量润滑方式下采用非涂层刀具进行纯铁材料车削刀具磨损试验,并分别采用新刀具、后刀面平均磨损量为0.12和0.21 mm的已磨损刀具切削纯铁材料,研究刀具磨损对纯铁零件表面完整性的影响规律.结果表明:切削速度对纯铁精加工刀具寿命影响较大,其磨损形式以刀具后刀面刀尖磨损和沟槽磨损为主;高速时表面粗糙度随刀具磨损而快速增加,低速时则先增加后趋于平稳;切削速度为100、300 m/min时,工件表面切向和轴向残余应力随刀具磨损呈先减小后增大的变化趋势,显微硬度则呈先增大后减小的趋势;工件表层晶粒扭曲、拉伸状塑性变形程度增加,表面呈现严重的撕裂和塑性流动等缺陷.     

钛合金TC4低塑性滚压表面完整性的实验研究

以钛合金TC4为研究对象,选择表面完整性评价标准数据组(包括表面形貌、表面粗糙度、表面层显微硬度和表面残余应力)作为评价指标,采用单因素试验设计法,利用光学轮廓仪、显微硬度计和盲孔法残余应力测量仪获得低塑性滚压加工表面形貌、微观硬度分布和残余应力状态,对比分析了工艺参数(滚压速度、进给速度、液压油预压力和滚压道次)对低塑性滚压加工表面完整性的影响程度.结果表明:液压油预压力对滚压加工表面形貌、表面粗糙度及加工表面显微硬度和残余应力的影响程度最大,滚压速度的升高会增大加工表面粗糙度值,增加滚压道次会使加工表层硬化程度和残余压应力幅值变大;在设计实验范围内,钛合金TC4低塑性滚压加工采用高的液压油预压力和多道次加工可获得更优的加工表面完整性.     

SiCp/Al材料的高速铣削试验与表面完整性研究

介绍了采用PCD刀具在不同切削条件下对SiCp/Al复合材料进行高速铣削的实验过程,探讨了铣削速度、进给率、切屑深度对表面完整性的影响,并且建立了高速铣削时的表面粗糙度和表面残余应力预测模型,为铝基复合材料的相似高速切削提供了实例参考和理论依据。     

SiCp/Al复合材料的高速铣削试验与表面缺陷研究

金属基复合材料(MMCs),特别是颗粒增强铝基复合材料(PRAMCs)因其良好的综合性能具有广阔的应用前景,但其难切削性限制了进一步发展与应用。通过实验:采用PCD刀具、在不同切削条件下对高体分Si Cp/Al复合材料进行高速铣削。探讨了铣削速度、进给量、切削深度对表面完整性(表面粗糙度、表面残余应力和表面形态)的影响,并且建立了高速铣削时的表面粗糙度和表面残余应力预测模型。为铝基复合材料的相似高速切削提供了实例参考和理论依据。     

淬火钢磨削表面质量的研究——表面质量在磨损过程中的变化

淬火钢磨削后具有一定的微观几何形状、显微硬度、以及残余应力。但在零件使用过程中,这种几何及物理机械性质均将发生变化。本文就 T7A 碳钢经不同时间磨损后的表面光洁度、显微硬度,以及残余应力分布规律的变化进行了初步的研究,试件先经热处理,并按一定规范磨削。研究结果指出,淬火钢经不同时间磨损后,其表面粗糙度降低;而显微硬度则随磨损时间的增长而增大,例如原始显微硬度为870公斤/毫米~2,经2小时磨损后增加到880公斤/毫米~2,经20小时磨损后则增加到975公斤/毫米~2。硬化程度也增加1—12%。但硬化层深度则无甚变化,处于0.17—0.20毫米。不管表面层原始残余应力是压应力还是拉应力,在磨损后就很快在表面层出现压应力,其值也是随着磨损时间的增长而增大,例如在2小时磨损后σ=-17公斤/毫米~2,而在20小时磨损后则增加到-65公斤/毫米~2。又应力梯度随磨损时间的增长而减小。应力变向点则随磨损时间的增长而增大。     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

高速铣削高强高硬钢加工表面残余应力研究

研究高速铣削高强高硬钢时,铣削参数与加工表面残余应力的关系.进行了高速铣削高强高硬钢时的切削温度、切削力实验研究,分析了切削参数对平均切削温度、平均切削力的影响规律,分析了切削力、切削热以及由其引起的微观组织变化对加工表面残余应力的影响.结果表明,高速铣削高强高硬钢时,加工表面产生明显的残余应力.在所选用切削参数范围内,皆产生残余压应力;切削力以及切削热引起的金相组织变化是产生残余压应力的主要原因;在所选用的切削范围内,随着切削速度的增加,加工残余压应力增大,残余应力的影响深度增大.     

GH4169DA磨削表面完整性控制工艺域优选方法

研究高温合金GH4169DA磨削表面完整性控制工艺域优选方法,通过外圆磨削正交试验,建立了磨削表面完整性特征对磨削工艺参数的灵敏度和相对灵敏度经验公式,获得了磨削参数稳定域和非稳定域,结合极差分析方法获得了不同磨削工艺参数对表面完整性特征的影响曲线,优选出表面完整性控制工艺域。结果表明：外圆磨削时,表面粗糙度和表面残余应力对工件速度的变化最为敏感,表面显微硬度对砂轮速度的变化最为敏感。获得了保障稳定表面完整性的磨削工艺参数优选区间：工件速度vw (12～22m/min),径向进给ap (0.005～0.01mm),砂轮速度vs(20～25m/s),为优化高温合金材料磨削工艺以及进行表面完整性控制研究提供理论方法和实验依据。     

基于微晶刚玉砂轮的20 CrMnTi齿轮成型磨削表面完整性

为研究微晶刚玉砂轮成型磨削20CrMnTi齿轮的表面完整性,开展了20CrMnTi齿轮成型磨削试验,分析了砂轮线速度、轴向进给速度及径向进给量对齿面粗糙度、表层/次表层显微硬度、微观组织和残余应力的影响规律,探讨了由磨削引起的磨削烧伤、微观裂纹等损伤缺陷的形成机理,结果表明:径向进给量对表面粗糙度的影响最显著,砂轮线速度次之,轴向进给速度最不显著;磨削温度过高会导致磨削烧伤,淬火烧伤使得表面硬度提高5%~20%,回火烧伤则导致表面硬度不同程度地下降;表层组织从外至内分别为白层、暗层和基体组织,白层主要由致密的马氏体+碳化物+残余奥氏体组成;砂轮线速度和径向进给量的增大使得由磨削引起的残余拉应力增大,表面残余压应力下降并逐渐向拉应力转变,当表面最终残余拉应力大于材料的断裂强度时,表面产生微观裂纹.     

钛合金螺旋铣孔参数对表面粗糙度影响研究

螺旋铣削作为一种新工艺在钛合金制孔方面得到广泛应用,表面粗糙度是评价钛合金孔加工质量的重要指标。基于Matlab建立钛合金螺旋铣孔表面粗糙度预测模型,开展钛合金螺旋铣孔实验,研究发现:在0.15~0.25 mm/rev范围内,随着螺距的增大,钛合金孔表面粗糙度呈现先减小后增大的变化趋势;在0.03~0.05 mm/tooth范围内,随着切向每齿进给的增大,表面粗糙度呈现先逐渐增大后减小的趋势;类似的,在2 500~3 500 r/min范围内,随主轴转速的提高,表面粗糙度变化曲线呈现先升高再降低的规律,但之后又有平缓上升的趋势。研究结果可为钛合金螺旋铣孔参数优化及表面粗糙的控制研究提供重要实验依据。     

铣削表面微观几何形貌仿真方法研究

通过表面微观几何形貌仿真,可以预测被加工表面粗糙度,为合理选用切削用量提供科学依据。以常见的球头铣刀、面铣刀、圆柱铣刀为例,研究了铣削表面微观几何形貌仿真建模方法,开发了相应的仿真软件系统。通过仿真分析与实验结果对比,证明所建立的仿真系统是可行、有效的。     

内齿轮电火花成型铣削加工工艺

由于中小模数内齿轮结构所限,其齿面淬硬后的齿形加工难以使用传统的磨齿工艺,因此提出了一种电火花成型铣削加工方法,由于电极旋转放电,电极放电面积大,加工精度受电极损耗影响小,且电电腐蚀产物更好的排出。根据加工原理与方法设计了加工装置,通过单因素试验研究了基本工艺规律。根据单因素实验结果选取有代表性的水平设计正交实验,通过正交实验结合表面粗糙度和加工效率研究了最优加工条件。设计对比试验,实验结果表明比较与传统电火花成型加工方法,工件表面质量与加工效率都有显著提高。     

正交车铣表面形貌的计算机仿真

通过对正交车铣加工的数学建模,建立了正交车铣表面形貌的计算机仿真系统.利用该系统分别讨论了刀刃角、偏心量、进给量和转速比等因素对表面形貌的影响,得到以下结论:刀刃角为0°时,正交车铣加工表面为一正棱柱;刀刃角大于0°时,采用偏心加工的表面形貌比较好;采用合理的进给量,可以取得较好的表面形貌和较低的表面粗糙度;转速比越大,表面形貌越平坦,表面粗糙度越小.     

响应曲面法预测铣削力模型及影响因素的分析

通过统计学中的响应曲面法建立了螺旋铣削过程中切削力的二阶模型,并分析了主轴转速、每齿进给量、轴向和径向切削深度等因素对切削力的影响。将主轴回转一个周期时的切削力波形分成几个区间,建立不同切削条件下切削力区间端点的切削力模型,预测一定切削参数范围内任意切削条件下的切削力区间端点值,将各端点的连线用傅里叶级数表示,可得到周期性的切削力波形,该模型的置信度为95％,预测结果和实验测得的数据十分吻合,对实际生产加工中切削参数的优化选取具有一定的指导作用。     

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.     

复杂曲面薄壁叶片点铣加工弹性变形预测

针对复杂曲面薄壁叶片点铣加工刀位的特点,建立了平均铣削力预测模型,利用多因素正交试验法对铣削力系数进行了标定,并验证了该模型的正确性.在此基础上,考虑了铣削力与弹性变形之间的耦合效应,提出了复杂曲面薄壁叶片点铣加工过程中弹性变形量计算的迭代格式,并利用Matlab和Ansys集成实现了薄壁叶片在各刀触点处弹性变形量的计算.试验结果表明,弹性变形预测值与实际加工测量值之间的最大偏差为27.255 μm,最小偏差为2.001 μm,平均偏差为11.164 μm,预测结果与实际结果十分吻合.     

铣削GLGQXX新型高强度铝合金表面粗糙度的研究

GLGQXX高强度铝合金材料的加工质量直接关系到其应用与推广,通过采用正交试验研究了铣削参数对GLGQXX新型高强度铝合金工件表面粗糙度的影响,得出了各参数对表面粗糙度影响的主次顺序及影响规律,最后运用MATLAB计算得出了表面粗糙度经验公式,可为GLGQXX新型高强度铝合金的铣削参数选择提供参考。     

铣削加工中刀刃相位差与主轴运动误差对加工表面的影响

为了改善高速进给铣削加工时的表面花纹模式和降低表面粗糙度，采用切削实验和理论解析的方法，探讨了在切削过程中始终存在的刀刃相位差和回转偏心对加工表面的影响，得出如下结论：(1)垂直加工时，表面粗糙度远大于理论值，但不受刀刃相位差和回转偏心的影响；(2)倾斜加工时，刀刃相位差和回转偏心分别影响间歇进给方向和进给方向的表面花纹模式和表面粗糙度．当刀刃相位差和回转偏心约为零时，表面粗糙度接近最小值．如果再采用大的进给量，则加工面花纹以矩形形式整齐均匀排列，并且可以在不增大粗糙度的情况下大幅度提高加工效率；(3)当刀刃相位差和回转偏心大于零时，表面粗糙度有可能成倍增加．     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

端铣加工表面误差预报模型

通过对工艺系统的受力分析,考虑整个工艺系统的受力变形对表面加工误差的影响,提出了端铣加工表面误差的静态预报模型.该模型可以对复杂表面形状零件的端铣加工表面误差进行预报.针对通用有限元程序计算耗时较长的特点,设计了一种适用于本系统的有限元计算新方法,缩短了计算时间.同时开发了端铣加工表面误差预报的软件,可应用于CAD/CAM/ CAE软件包.经实验验证,该模型预报结果和实测值有很好的一致性.