基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究

目的探究钛合金清洁切削过程中能量消耗的变化与加工表面完整性的关系,通过切削参数优化选择,以实现加工表面质量的控制,从而提高钛合金高效洁净制造零件的使用寿命和服役性能。方法本文提出一种基于能量消耗的过程签名方法,来描述多工步清洁切削加工过程与加工表面完整性的相互影响。建立了净切削比能计算模型,结合钛合金两工步铣削试验,分析了粗加工参数变化对粗加工、精加工切削力,以及净切削比能的影响规律,并进一步对两工步加工过程中的净切削比能展开研究。本文研究了不同粗加工参数条件下粗加工和精加工表面残余应力及微晶尺寸的变化规律。结果切削力和切削参数的变化均会影响净切削比能的大小。多工步切削加工过程中,粗加工和精加工切削参数的不同会改变净切削比能,进而引起表面完整性的变化。对切削比能影响最大的是径向切深,其次是进给量、切削速度。随着进给量和径向切深的增大,切削比能降低;随着切削速度的升高,净切削比能先增大后减小。净切削比能较大时,加工表面层残余应力较大,微晶尺寸较小。结论在保证加工质量的前提下,从节能降耗的角度出发,选取合适的切削速度、较大的切削深度、进给量,从而降低净切削比能、减少能量消耗,提高加工表面完整性。

超声振动铣削加工参数对切削力的影响

为了改善传统铣削钛合金的加工条件,研究了进给方向超声振动辅助铣削对切削力的影响。定值计算了不同振动频率、振幅、铣削速度时的净切削时间比,建立了对工件施加超声振动的铣削加工三维有限元模型,根据仿真结果讨论了加工参数对进给方向切削力瞬时值的影响,并结合净切削时间比分析了加工参数对三个方向切削力平均值的影响。研究表明:施加超声振动后切削力明显减小;振动频率小于40 kHz和振幅小于30μm时切削力平均值同净切削时间比变化趋势一致,当频率或振幅超过上述值时,刀具、工件间的摩擦力对切削力平均值的影响显著。

深孔超声振动切削参数

通过分析振动切削的机理，提出选择深孔超声振动切削参数的方法，并通过实验数据加以验证。

超声振动加工参数对GH4169合金磨削力的影响

为了研究超声振动磨削(Ultrasonic Vibration Grinding,UVG)过程中砂轮的振动频率、振幅和磨削速度对磨削力的影响。利用MATLAB定值计算了这3个参数的净切削时间比。以GH4169合金为研究对象,建立单颗磨粒超声振动磨削的数学模型和二维正交有限元模型,并与常规磨削(Conventional grinding,CG)过程进行对比。首先研究了切削区域的Mises应力分布和磨削区域瞬时磨削力的变化曲线,然后探究磨粒的振动频率、振幅和磨削速度对UVG平均磨削力的影响。结果表明:数学模型和有限元仿真结果趋势相同,超声振动可有效减小切削力;磨削力随着砂轮的振动频率和振幅的增大而减小,且递减速率逐渐减慢;在合适范围内低速磨削有利于提高加工表面质量。