高强钢高效车削切削参数对切削力影响研究

D6AC高强度钢强度高、韧性好,是一种在众多领域应用广泛的难加工材料。文章从实现D6AC高强钢粗加工高效切削的角度,采用正交试验方法,研究其高效车削加工时切削用量三要素对切削力影响的显著性,根据试验结果利用极差分析和灰色关联分析获得了各个切削用量对切削力影响的显著性顺序,建立了各个切削分力及切削合力的经验公式并进行了检验,结果表明切削力经验公式具有良好的准确性。

石墨烯/铜混合纳米流体对微量润滑车削304不锈钢的影响

为了揭示纳米粒子的协同作用机理,以少层石墨烯为载体,纳米铜作为负载金属粒子,在可生物降解润滑油基础上,分别采用分子水平混合和机械混合方法制备了石墨烯/铜混合纳米流体。在确定的石墨烯/铜比例及纳米粒子的质量分数条件下,进行了微量润滑切削AISI 304不锈钢的单因素试验研究。结果表明,配方合适的分子水平混合纳米流体协同润滑作用优于机械混合纳米流体,MQL加工时可降低切削温度,提高表面质量,减小刀具磨损。

刀具冷却方式对FGH96高温合金切削温度的影响分析

利用有限元模型确定FGH96高温合金的模型参数和力学性能,引入金属切削传热学理论,建立刀具表面温度解析模型,利用切削热来源计算出刀具接触区的切削温度,并提出汽雾冷却的FGH96高温合金冷却方式。以干式冷却、环形浇注和汽雾冷却为实验研究对象,分析各切削参数对高温合金切削性能的影响,包括温度场的径向分布、残余应力、切削力以及切削温度。仿真模拟结果表明:环形浇注、汽雾冷却的孔壁温度对比干式冷却方法分别下降48.8%和109.3%;汽雾冷却残余应力与切削力均最小;切削速度、进给量和切削深度的增加会使切削温度增加,汽雾冷却的最优切削温度为678.59℃,影响切削温度因素依次为进给量>切削速度>切削深度。研究结果揭示了不同冷却方式对这些因素的综合作用,为优化切削工艺和提高加工质量提供了重要依据。

TC4钛合金铣削温度参数自适应控制方法研究

传统的钛合金铣削温度参数PID控制方法无法实时反馈钛合金铣削过程中的温度变化情况,影响实际的铣削温度控制,降低钛合金铣削加工精度。对此,设计一种TC4钛合金铣削温度参数自适应控制方法,在铣削过程中建立TC4钛合金温度热模型,分析钛合金热产生区域,计算TC4钛合金不同变形区产生的能量,得到TC4钛合金铣削速度与温度之间的变化模型。基于热焓修正复合神经网络,在自适应温度控制中赋值系统参数以减少控制振动,得到铣削温度参数自适应控制框图,制定自适应模糊逼近调节规则对照表,完成TC4钛合金铣削温度参数自适应控制方法的研究。结果表明,与传统控制方法相比,设计的方法抗干扰能力更好,响应速度较快,跟随误差更小,即鲁棒性更强。

切削用量对高效铣削高强钢切削力的影响研究

在切削速度v=100~300m/min、每齿进给量f_(z)=0.01~0.1mm/z、轴向切削深度a_(p)=1~3mm条件下,对30CrNi2MoVA高强钢进行了高效铣削试验,研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明,切削速度对切削力的变化影响不大,随切削速度的增加径向力略有增加,切向力略有减小;轴向切削深度和进给量对切削力的变化影响较大,径向力和切向力均随轴向切削深度和进给量的增大而近似呈线性增大,且增幅较大;轴向力随切削用量的变化较小,且在不同切削用量下轴向力相差不大。在试验切削用量范围内,总体表现为径向力>切向力>轴向力。

正交车铣大直径钛合金无缝管径向切削力的研究

大直径钛合金无缝管属于大型薄壁件,目前主要采用车削进行外圆加工,较大的径向切削力容易引起工件变形。正交车铣加工外圆表面时径向切削力相对较小,是一种能更好加工这类零件的新方法。通过三因素三水平正交仿真试验,研究采用偏心正交车铣加工大直径钛合金无缝管外圆时,切削参数对径向切削力的影响,建立了径向切削力的经验公式。结果表明,切削参数对径向切削力影响的大小顺序为a_(p)>f_(z)>v_(c),可通过适当增加每齿进给量提高切削加工的效率。

硬态干式切削机理及技术研究综述

介绍了硬态干式切削加工刀具材料的特性、工件材料的特点、淬硬钢切削时切屑形态及其形成机理、表面完整性如白层、残余应力分布和表面粗糙度等与切削参数的关系 ,讨论了最小量切削润滑液使用的概念和要求。综合国内外的研究进展论述了硬态切削机理和相关技术 ,有益于加速我国硬态切削的实施。

冷却条件对高速铣削高强钢的影响研究

在切削速度300m/min、进给量0.04mm/z、轴向切深1mm条件下,对30CrNi2MoVA高强钢进行了高速平面铣削试验,研究了干式切削、风冷、雾化冷却、切削液浇注四种冷却条件对切削力、切削温度和表面粗糙度的影响。结果表明,冷却条件对切削力的影响很小,四种冷却条件下的各切削分力相差10N左右,在不同冷却条件下,切削分力均表现为径向力>切向力>轴向力;风冷较干式切削能明显降低切削温度,均表现为切削区温度>切屑温度>工件已加工表面温度,不论是干式切削还是风冷冷却,工件已加工表面温度都较低;不同冷却条件下的工件已加工表面粗糙度值为干式切削>风冷>雾化冷却>切削液浇注,不同冷却方式下的已加工表面粗糙度基本处于同一水平,均可满足Ra 0.1μm的精密加工要求。

雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能影响的实验研究

金属加工过程中,切屑周期性断裂有利于切削过程的稳定进行,实现高质高效加工。雾化射流是一种重要的冷却方式,把压缩空气与切削液混合并断续喷射形成雾状。与切削液溢流冷却相比,雾化射流射出的小液滴渗透性更好,冷却介质能更准确地施加到刀具前刀面和切屑内表面位置。为了探究雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能的影响,采用三种冷却方式(干切削、切削液溢流及雾化射流)和两种进给量(0.15mm/r, 0.18mm/r)进行车削实验,对切屑的宏观长度、卷曲半径、切削力和刀—屑接触长度进行观测。在相同的进给量下,采用雾化射流冷却方式可以获得更短的切屑宏观长度、更小的切屑卷曲半径、更小的切削力、更短的刀—屑接触长度以及更小的切屑内表面粗糙度。

刀具几何参数对GFRP复合材料切削力的影响仿真研究

玻璃纤维增强复合材料(GFRP)两相材料属性相差迴异,加工难度大。利用有限元仿真软件对玻璃纤维增强复合材料进行了研究,分析了刀具几何参数与切削力之间的关系。结果表明:当刀具前角由3°增大到12°时,切削力下降,但当前角由12°增大到15°时,切削合力和主切削力有微小上升趋势;当刀具后角从2°增加至12°时,切削力呈现下降趋势,从12°增加至22°时,切削力呈现增大趋势;当刃口半径由0.05mm增加至0.4mm时,切削力减小,刃口半径从0.4mm增加到1.2mm时,切削力增加。仿真得到的最合适刀具几何参数分别为前角12°、后角12°和刃口半径0.4mm。

PCBN刀具超声振动车削45淬火钢的切削力与温度研究

应用正交试验设计,通过PCBN刀具对45淬火钢进行的普通硬车削与超声振动硬车削的对比试验,研究切削用量在两种切削方式下对切削力和切削温度的影响规律。试验结果表明:在合理的切削速度下,采用小进给量和小切削深度时,超声振动硬车削的切削力和切削温度要比相应的普通硬车削小得多。

切削液对切削力的影响

在切削加工中,使用切削液能显著降低切削力。切削液的表面张力愈小,最大无卡咬负荷P_B值愈大,切削液的润滑效果愈好,切削力愈低。此外,增大进给量和切削深度,会使切削液润滑效果变差,切削力下降的幅度减小。

车削加工随机切削力建模与预测研究

针对车削材料的非均匀性和多模态加工系统等实际加工条件,提出了一种预测随机切削力的模型。将确定性模型中的常数切削系数转化为平稳的高斯过程,采用随机模型对刀具振动和未切削切屑厚度进行了建模。通过实验估计了随机切削系数,并在任意时间尺度下利用随机微分方程进行有效模拟。结合随机模型与多模态动力学方程,对随机切削力进行了数值预测。为此建立了三模态加工系统,并对不同金属合金的工件进行了测试。结果表明估计的随机切削系数对切削参数不敏感,预测结果与实验结果在时域和统计域上具有较好的吻合性。在切削力无法在线测量的情况下,该模型可为刀具状态监测提供参考。

插铣钛合金整体叶轮流道切削力的研究

钛合金整体叶轮是通道类复杂零件,在传统铣削粗加工流道过程中铣刀由于悬伸较长,容易发生变形和振动,切削效率较低。采用插铣加工整体叶轮流道,铣刀沿刀具轴向进给,铣刀变形和振动较小,因此可采用较大的铣削宽度和进给量,切削效率较高。建立了插铣加工钛合金整体叶轮流道的仿真模型,通过正交试验研究了铣削速度、铣削宽度和每齿进给量对切削力的影响规律,并建立了回归经验公式。结果表明,铣削宽度对铣削力的影响最为显著,铣削参数对插铣三向切削力影响程度由高到低均为a_e>f_z>v_c。可通过适当增加每齿进给量提高切削加工的效率。

34CrNi3Mo高强度钢插铣切削温度的研究

插铣是一种高效的开腔加工方法,采用插铣加工34CrNi3Mo高强度合金钢时,因材料强度高、硬度大等特性导致切削温度较高,使得刀具寿命和加工表面质量降低,加工难度增大。为了研究切削参数对切削温度的影响,建立了插铣34CrNi3Mo高强度钢的切削仿真模型,通过正交仿真试验研究了切削速度、每齿进给量和切削宽度对切削温度的影响规律。建立了切削温度的经验公式,并运用极差分析和方差分析获得了可有效降低切削温度的最优切削参数。结果表明:通过增加每齿进给量提高插铣加工高强度钢的切削效率,有利于降低切削温度。

碳纤维单向层合板切削损伤形成机制及加工表面质量评价

为提高复合材料切削加工质量,通过正交切削试验从切削力、推力、加工表面粗糙度和切屑形成等多方面研究了纤维切削角、切削速度、切削深度对复合材料切削加工性、亚表面微观损伤及加工质量的影响规律。研究表明,纤维切削角是影响复合材料切削加工性的主要因素,逆纤维切削(θ>90°)产生的切削力比顺纤维切削(θ<90°)产生的切削力平均高7.58倍。θ=90°时纤维弯曲变形和纤维扭结使切削参数对切削力和推力的影响最显著。观察亚表面损伤形态可知,切削机理分为四种:θ=0°为界面脱黏,0°<θ<90°为剪切滑移,θ=90°为剪切断裂,90°<θ<180°为弯曲断裂。加工表面质量与切削力相关,然而,小切削深度(h=0.02mm)和中等切削速度(v=7mm/s)的耦合作用使得切削过程极不稳定,加工表面粗糙度与切削力无关。高切削速度和中等切削深度是复合材料正交切削时推荐使用的切削参数。

矿物油/蓖麻油混合乳化液条件下车削45钢的性能研究

为了减少工业中矿物油切削液对环境的污染并进一步提高冷却润滑性能,制备了新型矿物油/蓖麻油混合乳化液,并将其与矿物油乳化液和蓖麻油乳化液在浇注和微量润滑条件下进行车削45钢试验,基于力的波动情况分析了切削过程的稳定性,测量了切削力和切削温度,观察了前刀面磨损形貌,并分析了混合乳化液的润滑机理。在此基础上进一步分析了混合乳化液浓度对刀具切削性能的影响。试验结果表明:在浇注和微量润滑条件下,混合乳化液的冷却润滑性能最好。原因是在相同润滑条件下,混合乳化液中的矿物油和蓖麻油在刀—屑界面形成了减摩效果好的协同润滑膜,提高了切削过程的稳定性,降低了刀具的磨损程度。同时发现,随着混合乳化液浓度的增加,切削力、切削温度以及刀具磨损面积逐渐减小,当浓度为20%时,混合乳化液的冷却润滑性能最佳,且刀具的切削性能明显提高。

教学中基于PowerMILL加工路径的优化及应用

数控加工过程中,在机床、刀具、工件材质等加工条件固定的情况下,可通过调整加工工艺来提高加工效率或解决加工过程存在的问题。主要结合在教学过程利用PowerMILL编程软件的优化功能对加工路径进行优化,解决加工过程刀具严重磨损、断刀等现象,最大可能地提高加工效率。

微细轴正交车铣加工外圆表面形成研究

车铣技术是以铣削方式实现车削功能,由于其特殊的运动方式,特别适用于微细轴类零件的外圆加工。为了研究正交车铣加工轴类零件外圆表面的形成过程,在建立铣刀刀刃与工件之间运动关系的基础上,运用计算机仿真模拟了刀刃的运动轨迹,结果表明轴类零件外圆表面是铣刀刀刃运动轨迹包络而形成的。同时通过对切削试验结果观察,验证了仿真运动轨迹的正确性。

管道振动的静力分析与动态分析

以某工程项目往复式压缩机振动管道为例,阐述使用CAESARⅡ应力分析软件对管道进行静力分析和动态分析的过程。静力分析计算管道各节点的热位移、一次应力、二次应力以及压缩机管口荷载是否满足要求;动态分析得到管道振动改造需要消除的低阶管道固有频率。综合考虑两种分析结果,得到一个平衡点,据此提出合理的减振方案,完成振动管道的改造。