聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展

聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信、航空航天等领域关键零部件的重要材料。相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的PTFE零部件。然而,PTFE材料具有韧性强、回弹性高、导热性差和线膨胀系数大等特点,使得其切削加工质量难以保证,在一些特殊领域,对PTFE零部件的表面洁净度更是有极高的要求,这些都对PTFE材料的切削工艺提出了新的挑战。从PTFE材料的基础力学和物理化学等特性出发,总结了PTFE材料的切削加工性;结合聚合物切削理论及其研究方法分析了PTFE材料的切削去除机理;阐述了PTFE及其复合材料的车、铣、钻等切削加工工艺;最后概述了PTFE材料切削工艺在相关重要领域的应用现状,并从材料性能研究、基础切削理论研究、切削工艺探索等方面总结了现有研究和应用中存在的问题,对未来研究的发展趋势和研究重点进行了展望。

复杂曲面微小零件的微细切削工艺研究

微小零件由于尺寸微小、结构复杂、加工精度高,所以对加工工艺的要求极高。微细切削是微细加工技术中效率较高、工件材料适用范围很广的加工方法,在微小零件的加工工艺研究中特别重要。主要阐述了微细切削加工设备及刀具系统配置、微细加工的特点及工艺要求、复杂曲面微细切削加工刀具和参数的选择、复杂曲面微细切削加工的实际加工等问题,通过采用合理的加工工艺和走刀路线,可以实现微小型零件的高精度加工,满足微小产品的需求。

孪生数据驱动的绿色切削工艺优选决策

为了快速优选低碳且具有环境友好性的绿色切削工艺,提出了一种孪生数据驱动的绿色工艺优选决策方法。首先,建立了数字孪生驱动的切削加工工艺优选决策流程;其次,以加工质量、加工时间、加工成本、资源消耗、环境影响为一级评价指标,建立了绿色切削工艺优选评价指标体系;再次,采用网络层次分析法对评价指标进行权重计算,并基于概率犹豫模糊理想值法及孪生数据对备选的绿色切削工艺进行优选决策;最后,以某航空企业的叶片加工工艺优选为例进行实例验证。结果表明:该方法能够充分利用数字孪生车间的仿真预测、历史数据挖掘、实时采集等功能,以孪生数据的形式为工艺评价提供全面的数据源;同时所建立的评价决策模型实用性较强,符合现实的切削工艺优选决策场景,模型求解方法鲁棒性好。

铍青铜零件的切削工艺

根据所需铍青铜零件的结构特点,提出了铍青铜零件的切削工艺路线。针对铍青铜的材料性能,优化相应的工艺路线和工艺参数。设计零件的线切割工装,制作出符合要求的铍青铜零件。

基于响应面法优化增韧尼龙66切削工艺参数

为了探索切削工艺参数(切削速度、进给量和背吃刀量)对增韧尼龙66材料切削性能的影响规律,以切削力、切削温度和表面粗糙度为响应值进行单因素试验,结果表明,随着切削速度的逐渐增加,切削力逐渐降低,切削温度逐渐升高,表面粗糙度逐渐增大;随着进给量和背吃刀量的逐渐增加,切削力逐渐增大,切削温度逐渐升高,表面粗糙度逐渐增大。基于单因素研究结果,设计并进行响应面法试验方案,进一步探索切削参数间的交互作用对其切削性能的影响规律。利用Design-Expert软件建立试验因素与响应值之间的数学模型,通过方差分析,得到车削加工中影响增韧尼龙66切削力、切削温度和表面粗糙度的主次顺序分别为:进给量>背吃刀量>切削速度,切削速度>进给量>背吃刀量,切削速度>背吃刀量>进给量。以最小切削力、切削温度和表面粗糙度为目标进行切削工艺参数优化,并进行试验验证,切削力、切削温度和表面粗糙度的试验值与预测值的相对误差分别为2.69%,-1.64%,-2.88%,相对误差较小,说明模型比较准确。

核模糊聚类和BP神经网络的切削工艺绿色度评价

为了对切削工艺绿色度进行客观有效评价,提出一种基于核模糊聚类算法和BP神经网络的工艺绿色度评价模型。根据面向绿色制造的工艺规划方法,建立切削工艺绿色度评价指标体系。通过核模糊聚类算法划分训练样本集,提升样本分类精度。利用BP神经网络建立工艺绿色度评价模型,基于训练结果自适应获取输入到输出的模糊规则,提高评价效率。通过汽车零件的切削工艺绿色度评价实例,验证了核模糊聚类和BP神经网络的切削工艺绿色度评价方法有效性。

硬态切削工艺中PCBN刀具的最新发展

在过去30年的时间里,PCBN刀具材料发展十分迅速,已广泛应用在汽车、航空航天、能源、军事、模具等重要领域,并在特定的切削条件下可以实现精车代磨。由于产品质量和市场推广等诸多因素,国内刀具制造业使用的PCBN产品有70%以上依赖进口。PCBN作为国内在30年前就开始研发的产品,与国外差距之大,十分值得认真思考。

超高强度钢高速切削工艺参数优化

针对超高强度钢高速铣削过程中刀具磨损严重的问题,采用金属陶瓷刀具对超高强度钢进行高速铣削试验,从而建立刀具磨损速率的预测模型.以切削速度、进给量和轴向切深3个切削工艺参数作为设计变量,以刀具磨损速率最小和切削效率最高作为优化目标,基于遗传算法对切削工艺参数进行优化,获得了最优切削工艺参数组合.

基于Internet会员制的切削工艺数据库的开发

在成都工具研究所原有切削工艺数据库的基础上,开发了基于Internet会员制的切削工艺数据库网上查询系统,介绍了系统的开发技术,包括网络开发环境的建立、PHP与数据库的连接、用户管理、安全管理、网页的编制以及查询使用等。

绿色制造中切削工艺的探讨

介绍了绿色制造中的几种切削方法和冷却方法,对几种方法进行了分析、比较,并对“绿色射流冷却技术”进行了进一步的探讨,认为此方法是众多绿色切削工艺中较理想的一种。

基于加工要素的切削工艺优化方法研究

机械加工过程中,同一工件有不同的加工工艺路线,但在多种路线中存在一条最优工艺路线,能耗最低或材耗最少或排放最小。而计算分析过程中能耗、材耗及排放的量化一直是个难题,论文提出以加工要素为量化基准,研究了基于加工要素的切削工艺路线优化方法,并通过简单实例对该方法进行了应用说明。

切削工艺绿色度评价体系分析

切削加工在制造过程中对环境和资源影响较大,因此科学评价切削工艺绿色度对实施绿色制造具有重要意义。基于绿色制造理论,构造切削工艺绿色度评价体系,分析了切削工艺绿色度评价的指标体系,比较了不同评价方法的特点及其适用性,并介绍了对切削工艺评价的应用实例,最后讨论了切削工艺绿色度评价面临的主要问题,可为设计和优化绿色切削工艺方案提供参考。

高速切削工艺

高速加工自产生以来一直是现代制造技术研究的热点。高速加工可以说是一个复杂的系统工程,涉及多个领域、多个学科,从设备、刀具、材料到相关软硬件等方方面面。本栏目将在9、10两期重点讨论这个话题,也欢迎广大读者和作者积极参与。本文是本专题的开篇,文章作者简要地介绍了高速切削技术的工艺特点及其应用,并就高速切削的粗加工、半精加工和精加工工艺进行了综述。

基于改进量子粒子群的切削工艺参数优化

为了选择最优的切削工艺参数,提出一种改进的量子粒子群优化算法。在改进的量子粒子群优化算法中,采用双层多种群的优化策略提高整个种群的寻优能力。在每个子群中使用差分进化和混沌反向学习增强子群的寻优能力。通过对切削工艺参数的优化实验表明,与现有的量子粒子群优化算法相比,改进的量子粒子群优化算法具有更好的寻优能力和收敛性。

新型刀具材料与切削工艺的变革

本文采用大量的数据,对采用新型刀具材料及传统刀具材料时切削加工效率、质量及刀具寿命等技术与经济问题进行了对比分析,说明了新型刀具材料必然要取代传统刀具材料。新型刀具材料的应用将促进机床制造技术的不断革新、切削加工工艺的相互替代及切削加工工艺流程的变革。刀具材料的发展方向是:(1)开发含有氮化物的新型刀具材料;(2)发展涂层刀具;(3)改善刀具基体,采用细晶粒硬质合金来提高刀刃强度。高速—精密切削加工技术是切削加工技术发展的必须趋势。图2幅。

高速切削工艺的实践经验研究

介绍了高速切削工艺研究的六项主要内容,在进行高速切削时应重点考虑的九个方面的内容和需要采取的措施。对在生产中更好的发挥高速切削机床的作用具有借鉴意义。

改进电磁调速电机空、实芯磁极加工中断续切削工艺

空、实芯磁极是电磁调速电机的主要零件,加工中是断续切削。由于工件与车刀不断受冲击和振动,经常出现掉件、动件、碎刀、闷车等现象,生产效率低,质量又难保证。图1为空、实芯磁极零件,整个零件由6～8爪组成,按图纸要求外圆要全部加工,针对这类零件批量大,我们在工艺上作了如下改进。

现代模具高速切削工艺研究

目前,切削加工仍是当今主要的模具加工方法,在模具制造业中有着重要的地位,但是,如何提高其效率、精度、质量成为传统切削加工面临的问题。上世纪90年代后,以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削(High Speed Cutting,HSC)已经成为现代切削加工技术的重要发展方向之一,也是目前模具制造业中一项快速发展的高新技术。

铁基非晶合金涂层切削工艺参数优化和切削力预测

采用响应曲面法中的Box-Behnken实验设计方法(BBD),设计出四因素三水平的Fe基非晶合金涂层切削力实验方案,研究切削参数(切削速度、进给量和切削深度)和刀具结构参数的变化对Fe基非晶合金涂层切削力的影响规律和影响因素,运用方差分析法获取了影响切削力分量的显著性水平,得到低切削速度下Fe基非晶合金涂层的最佳切削工艺参数。通过对实验数据的多元二次拟合,建立了Fe基非晶合金切削力最小二乘回归预测模型,并通过实例验证了Fe基非晶合金涂层切削力预测模型的可行性和实用性。

改进切削工艺 应用先进刀具 提高生产效率

发展水平是衡量工业化国家或地区综合实力和竞争力的重要标志。如何提高切削效率,是企业核心竞争力的重要内容。合理地选用切削刀具,改进切削工艺是提高生产效率的重要手段。为使我国早日成为制造业强国,我们邀请国内部分专家发表自己的意见。