盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。

考虑铣削振动的薄壁件表面加工质量试验研究

薄壁件刚性较低,其铣削时产生的振动是加工中不可忽略的因素。为保证加工精度和表面加工质量,合理选用铣削参数是十分重要的。在考虑铣削振动的基础上,将7075铝合金薄壁件铣削时产生的加速度作为分析铣削振动的依据,以工件的表面粗糙度为最终指标,通过试验综合分析切削深度、每齿进给量和主轴转速等铣削参数对薄壁件表面加工质量的影响。试验结果表明:随着这3个铣削参数值增大,铣削振动和表面粗糙度均会增大。其中每齿进给量对工件振动的幅度,以及表面粗糙度的影响最为显著,因此,减小每齿进给量能有效降低铣削振动,减小表面粗糙度,从而保证薄壁件的加工质量。

考虑材料形变的旋风铣削螺纹工件表面粗糙度建模

表面粗糙度对工件的耐磨性、疲劳强度和接触刚度有重要影响,在金属切削过程中,表面粗糙度受到工件材料形变的影响.根据赫兹弹性接触理论,建立工件材料形变的弹性回复高度模型.基于摩擦磨损计算原理,提出工件材料形变的塑性变形高度模型.分析刀具-工件接触运动,建立工件表面的残留高度模型.结合工件材料形变和残留高度的影响,建立滚珠丝杠旋风铣削表面粗糙度理论模型.通过旋风铣削试验验证表面粗糙度模型,结果表明理论模型值与试验值吻合良好.分析切削参数(切削速度、最大切削深度和刀具个数)对表面粗糙度的影响,揭示工件材料形变与表面粗糙度的关系.

切向车铣18CrNiMo7-6钢V形缺口表面三维形貌研究

疲劳试样的缺口加工一直是一个亟需解决的难题。提出一种全新的切向车铣加工缺口工艺,通过理论与试验结合的方法探究了切向车铣对V形缺口表面形貌的影响规律。结果表明:在不同的工艺参数下,切向车铣V形缺口底部会呈现出不同的加工纹理方向,提出的理论公式计算出的纹理方向与工件轴线的夹角与实际结果误差很小;缺口底部三维表面粗糙度R_(a)随着铣刀转速n_(c)的升高而减小,随着工件转速n_(w)的升高而变大,随着每齿进给量f_(z)的增加先减小后增大;得到表面粗糙度最优参数组合为n_(c)=6000 r/min,n_(w)=100 r/min,f_(z)=0.0375μm,在此切削参数组合下得到的V形缺口表面粗糙度R_(a)可达到0.075μm。

Inconel 718增材成形件的铣削分析及工艺参数优化

鉴于激光选区熔化Inconel 718成形件的表面质量和尺寸精度难以满足精密零部件的使用要求,首先,通过铣削减材后处理工艺,分析了不同铣削参数(铣削速度v_(c)、铣削深度a_(p)、铣削宽度a_(e)、每齿进给量f_(z))组合对切削合力(F)、表面粗糙度值(Ra)的影响规律,再基于灰色关联分析方法,将多目标转化为灰色关联度(GR)单一目标优化,采用逐步回归法建立GR二阶回归预测模型,最后利用粒子群算法得到最优参数组合。结果表明,对F影响的重要性依次为f_(z)、v_(c)、a_(p)、a_(e),对Ra影响的重要性依次为f_(z)、a_(p)、v_(c)、a_(e),铣削减材后Ra最大下降97.80%,平均下降94.03%;所建立预测模型最大误差不超过5%;GR最优解为0.817 3,所对应的最优铣削工艺参数组合为v_(c)=46.96 m/min、a_(p)=0.25 mm、a_(e)=2.90 mm、f_(z)=0.025 mm/z。

冷等离子体和微量润滑复合微铣削铝锂合金的表面性能研究

铝锂合金的延展性造成材料对刀具的粘附,会导致毛刺和积屑瘤等问题产生。为此,采用冷等离子体和微量润滑复合微铣削的方法加工铝锂合金,研究了工件的表面性能,并与单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法进行了对比。结果表明冷等离子体不仅改善了纳米流体在工件表面的浸润性,而且提高了材料的去除效率;相比于单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法,冷等离子体和微量润滑复合条件下的微铣削力分别降低了52.9%、42.9%和17.5%,而三维表面粗糙度Sa分别降低了67.3%、44.8%和33.3%。

选矿粗磨工艺中TZJK-350耐磨渣浆泵过流件开发与应用

本文针对钼选矿厂一段磨矿粗磨工艺中TZJK-350金属渣浆泵过流件磨损快的问题,研究了耐磨耐腐蚀陶瓷材料特性、制作工艺和工程适应性等,通过工业试验将TZJK-350金属泵替换为陶瓷泵,大幅提升了粗磨工艺中渣浆泵的使用寿命和可靠性。应用实践表明,陶瓷泵使用寿命是金属泵的4倍,降低了检修维护成本,稳定了生产工艺,该设备具有非常高的推广应用价值。

镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌研究

研究镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌影响因素,对控制GH4169的加工表面粗糙度和提高GH4169加工质量有着重要意义。基于单因素端铣试验,探明了铣削速度、铣削深度、每齿进给量及铣削宽度对表面粗糙度和三维表面形貌的影响机理及规律。研究表明,对表面粗糙度的影响程度由大到小依次为每齿进给量、铣削宽度、铣削速度、铣削深度;加工表面呈现出纵横相间的纹理,且对表面纹理深度的影响程度由大到小依次为铣削速度、铣削深度、每齿进给量、铣削宽度;结合加工表面粗糙度与三维表面形貌选取最佳加工参数:铣削速度V=100 m/min,铣削深度t=0.1 mm,每齿进给量f_(z)=0.025 mm/z,铣削宽度a_(w)=5 mm。

锥度球头刀加工钛合金TC4表面粗糙度建模

高性能商用航空发动机大型复合材料风扇叶片高速旋转时存在分层开胶风险,需要在其前缘通过胶结工艺装配钛合金TC4前缘金属加强边予以保护,而胶结性能受到装配表面粗糙度影响较大。本文针对钛合金TC4前缘金属加强边内腔加工表面粗糙度,以主轴转速、每齿进给量和轴向切深为设计因子,分别开展4种细长锥度球头刀四轴铣削钛合金TC4试验,测试已加工表面粗糙度。基于测试的样本数据,分别针对4种细长锥度球头刀建立加工表面粗糙度的经验模型。结果表明,主轴转速增加,直径为5.0mm时,表面粗糙度大幅降低,直径为3.0mm时,表面粗糙度却有所增加;主轴转速、每齿进给量增加时,直径4.0mm、2.4mm的锥度球头刀加工的表面粗糙度没有较大变化。随着轴向切深增加,4种直径的刀具加工的表面粗糙度均大幅增加。

端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证

目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析。其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型。最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度。结果CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71%和14.14%,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61%和32.83%,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度R_(sm)和支承长度率R_(mr(c))的预测结果与实验值吻合。结论考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑。

面向表面质量的镍基高温合金铣削参数多目标优化研究

针对镍基高温合金材料在铣削过程中存在表面加工质量低的问题,提出一种基于神经网络及NSGA-Ⅱ算法的工艺参数多目标优化方法。采用不同工艺参数进行数控铣削镍基高温合金Inconel 718加工并获取数据集,以表面粗糙度为输出,不同工艺参数组合为输入,利用麻雀搜索算法建立SSA-BP神经网络模型用于预测Inconel 718铣削表面粗糙度;以最大材料去除率、最小表面粗糙度为优化目标,构建NSGA-Ⅱ工艺参数多目标优化主体模型,调用构建好的预测模型作为主体模型的目标函数并优化求解得到Pareto最优解集。使用TOPSIS法对Pareto最优解集进行最优解决策,得出最佳的工艺参数组合。优化结果表明:该方法不仅可用于高温合金材料数控铣削表面粗糙度预测,还可用于工艺参数优化,为进一步提高数控铣削材料加工质量和效率提供参考。

基于20辊轧机冷轧带材的后张力机制研究

重点讨论了张力机制在20辊轧机生产工艺中的作用,适宜的张力可以有效控制产品尺寸和形状,影响轧制力的大小,提升产品的表面质量和机械性能;稳定的张力调节可以减少表面缺陷和不均匀性,并影响轧制速度和冷轧温度的控制。在实验中通过改变后张力预设值,发现后张力的调节可以对工艺参数产生显著影响,进一步实现产品质量和生产效率优化。使用三位形貌轮廓仪对成品带材进行了表面粗糙度检测,发现调整后张力预设值对带材表面粗糙度有较大的影响。

铣削20CrMnTi钢已加工表面粗糙度的试验研究

采用正交试验法研究CBN直柄平底立铣刀高速铣削20CrMnTi淬硬钢时切削参数对已加工表面粗糙度的影响。通过极差分析方法研究了切削参数对表面粗糙度的影响程度,通过单因素试验法得到了切削参数对表面粗糙度的影响规律,建立了基于指数函数的切削参数与表面粗糙度的关系模型。利用预测模型得出的表面粗糙度与试验的结果进行误差分析,说明所建立的模型能比较准确地对表面粗糙度进行预测。试验结果表明:各因素的影响程度从大到小依次为铣削深度、每齿进给量和切削速度,表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小。

不同刀具倾角下切削参数对TC4表面形貌影响规律研究

针对TC4钛合金曲面零件在精加工时因刀具倾角变化而导致表面形貌质量不稳定的问题,通过在20°,30°,40°,50°四个不同的刀具倾角下进行铣削试验,研究和分析不同刀具倾角下切削速度和每齿进给量对表面粗糙度和表面形貌的影响。结果表明:刀具倾角在20°~50°时,以v c=55m/min的切削速度加工可稳定获得较好的表面质量;除了β=30°的试件表面外,其他试件中个别切削参数组合的加工表面出现垂直于加工刀痕的振动波纹,切削速度较大或每齿进给量较大时更易产生表面振动波纹,且切削速度越大,表面振动波纹频率越高;在试验的刀具倾角范围内,表面粗糙度随着切削速度的增加有减小的趋势,各刀具倾角下的减小程度不同,但当刀具倾角较大时,由于刀具振动加剧,加工表面质量反而下降,表面粗糙度值随着切削速度的增加而增大。

RuT450蠕墨铸铁铣削加工刀具角度和铣削参数的仿真优化与实验研究

蠕墨铸铁是制造新型高性能柴油发动机缸体和缸盖的优选材料。根据刀具手册的推荐,目前蠕墨铸铁切削加工时刀具角度和加工参数主要选择铸铁类通用型参数,其适用性还有待针对性优化。本文以蠕墨铸铁RuT450为铣削加工对象,利用有限元铣削加工仿真,以较低的的铣削力和铣削温度为优化目标,对蠕墨铸铁铣削加工的刀具角度和加工参数进行优选,得到铣削加工蠕墨铸铁适宜的铣刀片角度为4°前角配合8°后角,在此基础上根据有限元仿真得到较适合的三组铣削加工参数。采用仿真优选出的刀具角度和加工参数开展RuT450铣削实验,结果表明,当主轴转速为700r/min、进给速度为850mm/min时,铣削力最小,铣削温度较低,加工表面的质量最好,并通过实验验证了仿真模型的有效性。该研究对蠕墨铸铁铣削加工的刀具和工艺优选具有重要的实际意义。

2060铝锂合金化学铣切工艺优化及表面质量改善

针对铝锂合金化铣过程中含锂相的溶解过快导致表面粗糙度高的问题,借助三维显微镜、动电位极化测试等手段研究了Na_(2)CO_(3)及苯环类添加剂RA-8对2060铝锂合金化铣速度、表面粗糙度及溶解行为的影响,优化了化铣配方。结果表明:单一Na_(2)CO_(3)即可抑制含锂相的溶解,其与RA-8的协同作用可进一步改善表面质量,且对化铣速度的影响较小;针对2060铝锂合金,较优的化铣参数为:NaOH 160 g/L,Na_(2)S 30 g/L,三乙醇胺(TEA) 50 g/L,Na_(2)CO_(3)0.5 mol/L,RA-8 0.4 g/L,Al^(3+)0~70 g/L,温度为90℃。在此条件下化铣试样表面粗糙度(R_(a))为0.95~1.21μm,腐蚀速度为20~50μm/min。

基于三维粗糙度的多向CFRP铣削加工刀具切入角度的优化方法研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)因其优良的力学性能,被广泛应用于航空航天领域。CFRP的应用在保证飞机刚度强度的前提下,有效地提高了飞行性能,减轻了飞机重量,从而达到了节能减排的目的,提高了航空工业的经济效益。CFRP属于典型的难加工材料,为了保证结构件在多个方向具有一定的承载能力,航空发动机工业中一般采用CFRP多向铺层,这就使得材料的各向异性及不均匀性更为复杂。本文对CFRP单向层合板和两种CFRP多向层合板的铣削加工断裂机制进行了分析,发现CFRP铣削加工时,不同的纤维方向角对断裂机制有较大的影响从而导致了不同的表面质量。其中,弯曲断裂会导致表面质量急剧下降,应尽量避免,并且不同角度下的弯曲断裂的表面质量也具有一定差异。基于此,提出了多向CFRP铣削加工时的刀具切入角度优化方法,并通过试验验证了该方法的合理性,该方法可以有效提高某型号发动机的第一级复合材料风扇叶片的加工质量。

螺杆铣床主轴振动对螺杆转子表面质量影响分析

为探究螺杆铣床的主轴振动对工件表面质量影响规律。通过螺杆转子外包络铣削加工试验,建立主轴振动特性预测的神经网络模型,使用预测模型预测分析不同加工参数下主轴振动特性的变化规律,分析主轴振动与工件表面粗糙度值之间的影响规律。采用压电集成电路型加速度传感器对铣削过程中主轴振动特征值进行测量,采用TR200便携式表面粗糙度仪测量工件表面粗糙度值。针对主轴振动特征值与表面粗糙度值进行灰色关联度分析,结果表明信号峰值与表面粗糙度值关系显著,表面粗糙度值随信号峰值减小而降低。使用粒子群算法在构建的主轴振动预测模型进行工艺参数寻优,利用试验进行模型精度验证,误差在6%以内。加工试验结果表明采用最佳参数组合加工工件可使主轴振动信号峰值减小,从而获得较高的表面质量。该方法对螺杆转子生产实践工艺选择具有一定的启发和指导意义,也可为金属切削加工的表面质量提升提供参考。

铣削硬质合金时的材料脆延转变特性试验研究

硬质合金是一种难加工材料,具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。为了实现对硬质合金材料的高效精密切削加工,本文以聚晶金刚石(Polycrystalline diamond, PCD)刀具铣削WC-15Co硬质合金为研究对象,基于Bifano切削厚度模型计算出WC-15Co的临界切削厚度,进而与切削参数对应的最大切削厚度比较,初步确定了被加工材料脆性域切削与延性域切削共存的跨域铣削参数范围。在此基础上,通过高速铣削试验,分析了每齿进给量、径向切削深度和切削速度等切削参数对试件已加工表面质量和切削力等的影响,并探讨了其作用机理。结果表明:在跨域铣削参数下,即当切削速度为300 m/min时,控制每齿进给量在11μm/z以内,径向切削深度小于1 mm,可以获得延性域切削表面,此时表面粗糙度小于0.2μm,表面无明显脆性破坏缺陷,材料去除率最高可达到157 mm^(3)/min,显著高于纯延性域切削时的43 mm^(3)/min。

横向旋转磁场辅助电火花铣削加工烧结钕铁硼的效果研究

为了更好地解决电火花铣削加工烧结钕铁硼过程中蚀除颗粒排出困难的问题,文章引入横向旋转磁场。通过无磁场加工、横向恒定磁场辅助加工、横向旋转磁场辅助加工的加工效果对比试验,分析加工参数对材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的影响。从正离子的受力角度,分析无磁场、横向恒定磁场辅助、横向旋转磁场辅助电火花铣削烧结钕铁硼方法的材料去除率、电极损耗率和表面粗糙度的差异。结果表明:横向旋转磁场辅助电火花铣削烧结钕铁硼的材料去除率更高,表面粗糙度更好,电极损耗率更低。