难加工材料纵扭超声振动辅助铣削加工研究进展

纵扭复合超声振动辅助铣削(LTUVAM)是在刀具轴向与扭转方向上施加高频微幅振动的一种辅助铣削技术,具有降低切削力与切削热、提高工件表面质量、提高表面残余压应力、减少刀具磨损等诸多优点。本文围绕难加工材料的铣削加工进行了系统综述。在设备制造方面,阐述了纵扭复合超声振动系统的结构设计方法与工作原理;在工艺开发方面,从LTUVAM的切削刃运动轨迹及切削特性入手,分析各类材料的切削加工性能,并总结了LTUVAM的优势及应用。最后,本文对LTUVAM的未来发展趋势进行展望。

超声椭圆振动切削难加工材料的研究进展

超声椭圆振动切削具有断续切削特性的切削优势,已成为国内外研究及应用的热点,尤其适用于脆性材料、复合材料等难加工材料的高性能制造加工领域。目前该技术的机理及对难加工材料的适配工艺方面仍不成熟,需要进一步地探索和实践。通过超声椭圆振动切削机理、特性以及对加工表面质量影响因素的分析,阐明了其在加工中低切削温度、低切削力、低损伤、高尺寸精度以及良好表面完整性的独特优势,综述了在塑性材料、脆性材料、复合材料等难加工材料领域的应用,为后续研究超声椭圆振动切削技术提供了参考。

基于响应曲面法的难加工材料切削力系数预测与分析

针对飞机起落架用300M材料的切削加工,提出一种基于响应曲面法的难加工材料切削力系数预测方法,对预测结果进行了显著性分析,并探索了切削参数对切削力系数和切削力的影响规律。基于响应曲面法,将切削力系数表示为关于切削参数的二次多项式形式;利用平均切削力系数辨识模型得到不同切削参数组合300M正交实验的切削力系数常量,运用多元回归分析得到二次多项式函数中的系数,并进行方差分析和显著性检验;对切削力系数和切削力建立关于切削参数的响应曲面图进行分析。结果表明,300M切削力系数回归函数具有较高的预测精度,可用来预测特定切削参数下的切削力系数,切宽和每齿进给量主要对切削力系数K_(tc)和K_(rc)有较大影响,切深主要对切削力系数K_(ac)有较大影响。

高速铣削难加工材料时硬质合金刀具前刀面磨损机理及切削性能研究

采用涂层硬质合金刀具和细晶粒硬质合金刀具对超高强度合金钢(硬度>50HRC、抗拉强度σb>1.4GPa)和马氏体不锈钢(硬度>30HRC)等难加工材料进行了干式高速端面铣削试验;选择刀具寿命作为刀具切削性能的评价指标,利用X射线能谱仪和扫描电子显微镜分析了硬质合金刀具前刀面的磨损形态、磨损机理以及刀具的切削性能.结果表明:在难加工材料的高速铣削过程中,涂层硬质合金刀具主要失效形式为前刀面磨损,细晶粒硬质合金刀具主要失效形式为前刀面月牙洼磨损与剥落;2种刀具的主要磨损机理均为扩散磨损和氧化磨损.对细晶粒硬质合金刀具而言,在考虑刀具材料与工件材料适配性的基础上,必须利用合理的刃口强化处理来降低磨损初期的刃口微崩刃倾向.

难加工材料高效精密磨削技术研究进展

针对难加工材料特点,分析了典型难加工材料的磨削特性,综述了缓进给磨削、精密超精密磨削在难加工材料磨削加工领域的国内外研究进展。介绍了高效深磨技术的原理及其在难加工材料磨削中的应用现状,指出高效深磨技术能够实现对难加工材料的优质而高效的加工,具有广泛的应用前景,并指出了高效深磨技术应用于难加工材料磨削加工的进一步研究方向。

冷风切削对高速切削难加工材料刀具磨损的影响

基于复合制冷技术研制1种低温冷风/低温最小量润滑供给装置,使用TiAlN涂层硬质合金刀具进行干切削、最小量润滑(MQL)、低温冷风及低温最小量润滑(低温MQL)条件下镍基高温合金Inconel 718的高速车削试验和淬硬钢AISI D2的高速铣削试验,通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察分析硬质合金刀具的磨损形态、磨损机理,研究低温冷风和低温MQL对高速切削难加工材料刀具磨损的影响.结果表明:高速切削Inconel 718和AISI D2时,刀具磨损机理主要为磨料磨损、黏结磨损和扩散磨损;低温冷风和低温MQL可有效降低高速切削时的切削温度,进而防止刀具软化,减小磨料磨损和与温度相关的黏结磨损、扩散磨损,因而可大幅度地提高刀具的使用寿命.

难加工材料超声辅助切削加工技术

为了实现难加工材料高质量、高精度、高效率加工,满足不同应用领域难加工材料零件的加工要求,目前,超声辅助切削加工技术通过借鉴其他加工技术的发展经验,正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方向发展。高性能合金(如高温合金、钛合金、高强度钢等)、复合材料、硬脆材料(如光学玻璃、工程陶瓷和功能晶体)等先进材料具有优异的性能,在航空、航天、军工。

功能电极烧蚀加工典型难加工材料实验研究

为研究功能电极电火花诱导烧蚀加工对难加工材料的适用性和影响因素,选取镍基高温合金GH4169、淬火模具钢Cr12、钛合金TC4、钛铝合金TAC-2四种典型难加工材料进行常规电火花加工(Electric discharge machining,EDM)和功能电极烧蚀加工对比实验。结果表明:烧蚀加工对难加工材料有广泛的适用性,其加工效率分别为相同条件下常规电火花加工的37.3倍、13.5倍、58.7倍和13.7倍。研究发现:随着金属活泼性的提高,燃烧消耗和燃烧热的熔化作用增强,烧蚀作用增大;烧蚀加工表面的氧化层特性对烧蚀加工效率的提高有决定性作用;内喷液加工反镀现象的减小、烧蚀加工效率的提高量、氧化层的特性等因素决定着电极的相对损耗。

难加工材料高速切削过程中切削力的非线性特征规律析因研究

综合应用析因试验设计与拉丁超立方抽样试验设计,对难加工材料马氏体不锈钢进行了高速铣削试验。在分析其切削力的非线性特征规律基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的非线性数学模型。试验结果表明,高速切削难加工材料时,背吃刀量和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间确实存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用

通过对单颗 CBN磨粒和普通磨粒磨损特性的比较以及对陶瓷结合剂 CBN砂轮磨损特性和磨削性能的分析 ,研究了 CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用 ,提出了陶瓷结合剂 CBN砂轮磨削液的选择依据。研究结果表明 ,CBN磨粒粘附后所承受的磨削力增大 ,由此所造成 CBN砂轮磨粒和结合剂破碎是不利于发挥 CBN砂轮的优异性能的主要因素。磨削液应以抑制粘附、减小摩擦的润滑作用为主。与水基磨削液相比 ,磨削不同的难加工材料时选用极压磨削油可减小磨削力2 0 %～ 50 %、降低磨削温度 70～ 2 0 0℃、提高磨削比 3～

金属陶瓷刀具切削难加工材料时的磨损性能研究

对金属陶瓷刀具和YG8刀具切削冷硬铸铁和不锈钢时的磨损性能进行了对比切削试验 ,结果表明 :切削冷硬铸铁时金属陶瓷刀具的寿命明显低于YG8刀具 ,而切削不锈钢时金属陶瓷刀具的寿命高于YG8刀具。

难加工材料铣削残余应力研究进展

镍基高温合金、钛合金等材料具有良好的高温强度、耐热性和耐腐蚀性等优异性能,已广泛应用于航空航天领域,然而这些材料属于典型的难加工材料,其相对切削加工性能很差,且已加工表面易产生显著残余拉应力,严重影响零部件使用寿命及性能。通过适当的方法调整和控制已加工表面的残余压应力,可以明显提高零件疲劳强度和耐腐蚀性。压应力制造技术是指以获得残余压应力为目标的制造技术,是一种典型的抗疲劳方法。将超声技术与其他加工方法复合实现残余压应力的主动控制,是目前抗疲劳制造技术的主要方法之一。然而,由于受超声加工的临界速度限制,超声与高速复合加工的研究相对较少,但两者均是目前压应力制造领域高度关切的先进加工方法,如果两者能有效复合,必将使核心部件制造在保证更加优良的抗疲劳性能的同时,获取更高的效率。通过分析铣削加工、高速加工以及超声振动加工中残余应力的研究现状,提出可将高速加工和超声振动加工相结合,从而实现难加工材料的高效压应力制造。

航空难加工材料切削刀具磨损与剩余寿命预测研究进展

航空制造领域因轻量化、强度等特殊的应用需求,大量使用钛合金、镍基合金等难切削材料,刀具磨损速率快,刀具过度磨损会影响产品质量,在保证产品质量的前提下,为了充分发挥刀具使用价值,亟需监测刀具磨损状态和预测刀具剩余寿命。针对刀具剩余寿命预测的定义、分类和主要预测方法进行了阐述,同时,刀具磨损监测作为刀具寿命预测的基础和先决条件,简述了其重要的流程和常见模型。刀具剩余寿命预测模型主要包括基于物理模型的预测、基于数据驱动的预测和混合预测三大类,对不同预测方法的优缺点和适用场景进行总结,并讨论了刀具剩余寿命预测的未来研究方向。

高速切削条件下难加工材料表面粗糙度影响因素析因研究

综合应用析因设计与均匀设计 ,在切削速度 118～ 314m/min范围内用Ti(Al,N)硬质合金刀具对难加工材料中硬度为 30HRC的马氏体不锈钢进行了高速端面铣削试验研究。在多元线性回归基础上建立了表面粗糙度与切削用量之间的经验公式。研究结果表明 ,高速铣削马氏体不锈钢时 ,每齿进给量、铣削深度和两者之间的交互作用是对表面粗糙度有显著影响的效应因素 ,所得经验公式的模型适合度检验结果较为理想。

难加工材料锯切技术的研究

合金钢、钛合金和高温合金等难加工材料具有切削抗力大、切削温度高和粘刀现象严重等特点。与普通碳钢相比,难加工材料对锯切提出了较高的技术要求。进行难加工材料锯切技术的相关研究可起到节约资源和提高难加工材料的锯切效率、工件精度,降低锯条损耗的作用。

难加工材料的低频振动攻丝研究

针对航空难加工材料的攻丝难题 ,在分析振动与普通攻丝切屑形成过程的基础上 ,应用动力学、弹塑性和冲击理论系统地研究了振动攻丝降低扭矩的机理。试验表明 :振动攻丝具有刚性化、抑制表面回弹和冲击等作用 ,不仅可以大幅度降低攻丝扭矩 。

难加工材料切削数据库系统的研究与开发

在用户需求分析的基础上,针对航空难加工材料的车、铣、钻、镗切削方式,建立了基于B/S结构的难加工材料切削数据库系统,并开发了相应的应用程序。该系统可为工艺技术人员和加工操作人员合理选择难加工材料切削刀具、切削用量等提供指导和技术信息。

难加工材料绿色切削刀具磨损试验研究

提出了用过热水蒸气作切削冷却润滑剂的绿色切削技术,研制了小型蒸气发生器;分别在干切削、乳化液和水蒸气为冷却润滑剂的条件下,对硬质合金刀具YG6切削钛合金TC4和高温合金GH4169时刀具的后刀面磨损进行了研究,建立了切削速度与刀具使用寿命的关系式;试验结果表明水蒸气作冷却润滑剂可减少刀具磨损,提高刀具寿命。

难加工材料高性能加工的冷却润滑技术

高速切削是高性能加工的一种主要工艺技术,已经广泛应用于航空、模具、汽车等行业。然而应用高速切削技术加工具有高硬、高强、耐温的难加工材料时,刀具的急剧磨损是制约加工效率的关键因素。目前。

超声珩磨难加工材料精密表面的高效特性研究

建立高效超声珩磨加工的理论模型，分析起声珩磨高效切除材料的机理。试验验证了理论模型，表明超声珩磨方法对于难加工材料是一种精密高效的加工方法。