利用扫描电镜进行钻削加工温度场的实验研究

一、前言孔加工在机械加工工业中占有十分重要的地位。就其加工工作量而言,孔加工的工作量约占整个机械加工工作量的1/4左右。和其它刀具相比较,孔加工刀具的尺寸要受到孔径大小、形状和长度的限制,刀具的强度和刚度较差,加之切屑不易折断和排除,切削区的散热和冷却也比较困难,因此切削条件要严酷得多。孔加工刀具中使用量最大的是麻花钻,它是在实体材料上进行钻孔和扩孔的主要孔加工工刀具。钻削温度及其分布将直接影响钻削生产率的提高,影响钻头的磨损和耐用度,影响工件的表面质量和加工精度。因而,研究钻削加工温度场就具有重要的理论和实践意义。     

关于数控铣床的编程特点和坐标系统的理解

铣削是机械加工中最常用的方法之一,数控铣床不仅使用于加工箱体、壳体零件,更使用于加工各种复杂的曲线、曲面以及模具型腔等平面或立体零件。对于非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铣削加工,数学处理比较复杂,一般要借助计算机CAD/CAM软件来实现.两坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓;三坐标以上的数控铣床用于加工难度较大的复杂工件的立体轮廓,而且换上孔加工刀具,能同样方便地进行数控钻、镗、锪、铰及攻螺纹等孔加工。     

铣削用量的遗传算法优化设计

针对数控铣削加工过程,建立了以最大生产率为目标函数,以机床、刀具、工艺等因素限制为约束条件的铣削用量优化数学模型.运用遗传算法,结合铣削实例,对铣削用量进行了优化.结果表明,铣削用量参数优化后的加工时间明显优于经验铣削参数下的加工时间.     

镗杆的优化设计

机床行业中内孔加工约占整个机械加工工作量的1/4,而深孔加工又在内孔加工中占有很大的比例.深孔加工中最常见的问题就是由于孔的直径限制了刀具的设计.当镗杆的长径比较大的情况下,镗杆的静态刚度和动态刚度都随之明显下降,在切削过程中引起切削颤振,轻者使被加工表面粗糙度恶化,重者使加工无法正常进行.     

淬火钢的高速铣削试验和机理研究

高速铣削淬火钢可以显著的提高生产率及加工表面质量，并在一定程度上可以取代磨削加工。但是因为淬火钢特殊的切削性能使得高速铣削淬火钢时的切屑形态、切削力、切削温度以及刀具的寿命有很大的变化。阐述了高速铣削淬火钢的切削机理、刀具的选择，对高速铣削淬火钢的实际应用有一定的意义。     

机械加工过程中的振动特点和预防措施分析

机械加工过程中的振动会恶化加工表面质量,损坏切削刀具,降低生产率。本文着重介绍振动的两种类型,振动产生的原因及消除方法,供大家参考。     

宏程序在斜孔加工中的应用

宏程序在生产实践中有着广泛的应用,尤其在铣削曲面轮廓时更为常用,它使数控程序具有更强通用性和灵活性,本文就以某零件两侧斜孔的加工为例,完整的论述了如何利用成型刀具通过宏程序来完成斜孔的加工方法。     

机械加工领域的深孔加工工艺探讨

机械加工领域的深孔加工是一项常见的重要技术。本文主要介绍了深孔加工的机理和特点、深孔加工中要解决的主要工艺问题、刀具的分类等。     

航空铝合金薄壁零件高速加工铣削力

探讨铣削力三维有限元计算方法,研究航空薄壁零件高速加工切削力变化规律。基于Advant Edge 3D铣削模块,实现对AL7075航空铝合金材料的铣削过程仿真加工并研究铣削力规律。预测不同切削时间下工件及刀具上的温度分布,建立高速铣削参数对铝合金7075铣削力和铣削温度的影响曲线。通过实际铣削试验验证仿真结果的可靠性。研究结果表明:在铣削速度v为250~1 500 m/min,切削速度大于250 m/min时,切削力随切削速度增加而快速下降;当切削速度大于500 m/min时,切削力变化不大,呈微量上升趋势;轴向力FZ在整个速度范围内变化不大;高速铣削参数对铝合金7075铣削力和铣削温度的影响曲线可辅助优化切削加工参数,有助于减小切削过程中刀具的磨损,改善刀具切削状态,提高刀具使用寿命,为预测其他材料的铣削力提供了新的有限元建模方法。     

基于振动反馈的铣削机器人运动控制

机器人在利用高速旋转的刀具对目标材料进行铣削加工的过程中,刀具与铣削材料之间切削力的作用会使得整个铣削系统产生受迫振动.当被铣削的目标本身结构刚度较低时,铣削操作会使其产生一定的形变,不适宜利用空间位置作为控制量对铣削操作进行自动控制.由于动力工具在不同切削深度会产生不同幅值的受迫振动,并且产生的振动信号可以有效包含刀具与铣削材料之间的状态信息,能作为有效的控制量对铣削机器人进行运动控制,达到良好的自动控制效果.本文建立铣削过程中系统的振动模型,并根据振动模型列出微分方程描述动力工具的受迫振动,通过加速度传感器对振动信号进行实时采集,分析所采集信号以验证所建物理模型的准确性.利用快速傅里叶变换(FFT)对信号进行处理,提取信号中频率是刀具旋转频率的整倍数的谐波分量.由于二次谐波的FFT幅值随铣削深度的增加有较为明显特征,并且在刀具空转状态最为稳定,选其作为控制量对铣削机器人进行运动控制.采用DSP芯片作为主控制器,通过PID算法对步进电机加以控制,可以使刀具在铣削过程保持稳定的切削深度.对所建控制系统进行稳定性分析,进行实验并对铣削深度进行测量,证明刀具在铣削过程中能维持在较为稳定的深度,验证了控制算法的有效性.     

铣削过程中刀具损坏的监测

刀具损坏的监测是实现机械加工自动化的必要措施。它早已引起国际机械加工学术界的重视,並已取得一定的进展。但迄今为止,对于在线的旋转刀具,由于切削信息收集和传感器设计存在较大困难,因而对铣削过程中铣刀损坏的监测技术仍进展不快。刀具损坏包括刀具破损和刀具磨耗。前者引起刀头和工件不相触,后者带来铣削扭矩增加。因此,切削信息采集已经做到,信息传输和处理也变成可能。本文系作者在美国威斯康辛大学期间,就参与承接美国通用汽车公司委托的科研任务而做的实验工作加以阐述,並对今后设想提出建议。     

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。     

薄壁整体结构件的高速铣削

概括分析了薄壁整体结构件切削加工的特点和难点．以高速铣削铝合金三连波导试件为例，通过采用适当的装夹方法，合理安排工序，优化铣削方式和走刀路线，合理选用刀具，优化切削用量，合理冷却润滑，在控制变形使加工质量符合要求的前提下，省略了中间热处理工序，加工时间低于普通铣削时间的三分之一．实践经验和试验数据表明，高速铣削薄壁整体结构件应采用高切削速度、大进给速度及小轴向切深，可供推广应用高速铣削之参考．     

可转位盘形齿轮铣刀耐用度的计算与优化

通过理论计算方法,采用长度和时间2个标准,推导出可转位盘形齿轮铣刀的工时函数与成本函数,分析了刀具使用耐用度和名义耐用度的区别与联系,获得了实现最高生产率和最低成本的耐用度计算方法.采用统计手段对某铣削装备加工42CrMo齿圈的耐用度进行分析,拟合换刀策略和进给速度对耐用度的影响函数模型,获得刀具耐用度常数.基于该方法,可对加工方案进行初步评估,确定刀具的最佳耐用度方案.     

刀具直径和磨料粒度对微铣磨表面粗糙度的影响

微尺度铣磨复合加工是一种兼具微铣削与微磨削特点的新型加工工艺.为给微铣磨复合刀具参数优化提供理论依据和数据参考,用立方氮化硼(CBN)微铣磨复合刀对不同材料进行微铣磨复合加工试验,并与微铣削加工进行对比,研究刀具直径和磨粒粒度对工件表面质量的影响规律.结果表明:选择合适的刀具参数能使微铣磨复合加工表面粗糙度达到亚微米级,且优于微铣削表面质量;在一定范围内减小磨粒粒径或增大刀具直径能够提高微铣磨复合加工的表面质量,且磨料粒度对表面粗糙度的影响更为显著.     

机器人铣削加工稳定性影响因素

机器人铣削加工时容易发生模态耦合颤振,对刀具和机器人本体造成伤害,从而导致机器人定位精度降低.为了研究机器人铣削加工稳定性的影响因素,进行大量的铣削加工实验,研究主轴转速、轴向切深、进给速度、刀具悬长、顺逆铣以及切削材料等因素对于机器人铣削加工稳定性的影响.结果表明:在一定范围内,主轴转速越低、进给速度越快、轴向切深越大、刀具悬长越短、采用逆铣、材料硬度越大越容易导致模态耦合颤振的发生,且主轴转速和刀具悬长对于模态耦合颤振影响显著.     

调整刀具动刚度,改善细长杆件的加工质量

采用“减小刀具刚度”的方法进行切削,从而改善了机械加工精度。对系统进行动态分析,建立二个自由度模型。在切削加工期间,将切削过程的等效刚度模拟为弹簧,在模拟系统中,附加了阻尼元件,而且还串联上刀具,恰当地选择元件的刚度,这样,即使减小了刀具的实际刚度,也会增加系统的稳定性,如果选择适宜的阻尼材料,装置设计合理.那么,就会在动态特性和机械加工精度(圆柱度)这两个方面获得好的效果。     

盘件狭窄深腔的加工技术研究

课题主要围绕在生产实际中某零件研制任务展开。该零件是发动机上的关键零件,材料为高温合金,在高温状态下有良好的材料性能,属于难加工金属材料,增加了机械加工难度。该零件是典型狭窄内腔结构盘件,是小直径薄壁辐板盘件,其外部薄壁斜面与辐板型面形成狭窄深腔结构,给机械加工带来很大难度,尤其在刀具结构选择方面须使用特殊结构深腔刀具加工。针对该零件机械加工,重点考虑在刀具选择和编制加工控制程序完成该零件的研制加工。     

影响托辊轴铣削加工效率因素分析及改进措施

通过对会司托辊轴工艺加工数据整理分析，指出铣削加工是主要影响过程，对影响铣削效率的末端因素，如机床主轴轴向、径向跳动，铣削进给量的选择，铣削转速的选择，铣削刀具抗弯强度，卡具选择方式一一进行认真分析，得出影响铣削效率的关键因素是卡具的装夹方式，然后采用分度头主轴装卡，在保证加工质量的条件下，寻找提高生产效率的工艺改进方法。     

面向钛合金结构件的铣削刀具性能评价

航空钛合金结构件具有材料和结构双重难加工特性,选择刀具时既要考虑刀具/工件在材料方面的匹配,又要关注刀具/工件在结构方面的匹配.针对目前国内航空制造业在钛合金结构件高性能加工方面对铣削刀具选择及评价的迫切需求,在已有研究的基础上设计了综合考虑航空钛合金结构件难加工特征的典型基准件模型,基于模糊数学理论分别构建了粗、精加工刀具性能模糊综合评价模型,并进行了基准件模型铣削试验,应用所构建的综合评价模型对铣削刀具性能进行综合评价与分析.研究结果表明,所构建的基准件模型和模糊综合评价模型可以准确、快捷地评价铣削刀具性能.