旋转铣削圆柱面专用机床参数的确定

旋转铣削圆柱面专用机床参数的确定洛阳工学院雷贤卿，张玉琴如图１所示是汽车上的制动蹄工件，原来在车床上加工ＲＺ１０ｍｒｎ圆柱面，存在装夹困难，劳动强度大；切削石棉酚醛混合物材料，不易脱落，生产效率低等问题。我们为其设计制造了一台专用机床，采用旋转铣削法...

旋转超声铣削TA15钛合金的疲劳寿命实验研究

针对航空钛合金零件机加工后疲劳强度大幅降低的问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳制造技术。基于变切削速度和变超声振幅的旋转超声铣削实验,探究传统工艺参数及超声振动参数对钛合金残余应力和疲劳寿命的影响规律。开展变疲劳加载频率的有无超声对比实验,验证了超声振动对钛合金疲劳强化效应的普适性。实验结果表明,随着切削速度的提高和超声能量的摄入,钛合金残余压应力增加,疲劳强化效应显著;相较于传统铣削,不同加载频率条件下的超声铣削可提高钛合金疲劳寿命20.3%。

旋转超声铣削表面微结构成形机理仿真与试验研究

考虑到旋转超声铣削(Rotary ultrasonic milling,RUM)形成的规律性表面微结构在航空航天领域具有广泛的应用前景,开展了旋转超声铣削表面微结构仿真研究。首先建立旋转超声铣削刀尖运动学方程。其次,基于改进型Z-MAP法,利用MATLAB软件进行表面微结构仿真分析,阐明了工艺参数以及主轴误差参数对表面微结构的影响规律。最后,开展旋转超声铣削试验,结果表明仿真模型能准确预测进给方向间距、周向间距等表面微结构特征,验证了仿真的有效性和合理性。

旋转超声铣削碳/碳复合材料表面三维粗糙度研究

为了改善碳/碳复合材料铣削表面质量,提升其使役性能,开展了旋转超声铣削碳/碳复合材料表面粗糙度的研究。首先研究了端铣表面三维粗糙度Sa、Sq、Sku和Sdr随主轴转速、进给速度、切深和超声电流的变化规律。其次,分析了旋转超声侧铣对不同纤维切角下三维粗糙度的影响特性。最后分别从端铣和侧铣的角度讨论分析了超声振动对表面质量的改善机理。试验结果表明:施加超声场能后端铣表面粗糙度幅度参数Sa和Sq不仅降低了约20%,而且随加工参数的增加,波动性减小,变化趋势更加明显。侧铣时超声振动使得碳/碳复合材料在不同纤维切削角下的Sa和Sq减小了10%~33%。此外,旋转超声铣削表面界面扩展比Sdr在端铣和侧铣中都有较大幅度的减少,最高可达65%,有效减少了碳/碳复合材料表面的空隙和裂纹。

机器人旋转超声铣削铝合金实验研究

针对机器人铣削过程中因刚度不足导致的铣削力过大,进而引起机器人加工精度低的问题,该文提出了一种基于旋转超声的机器人铣削加工方法。基于KUKA工业机器人开展机器人旋转超声铣削和普通铣削对比实验,探究旋转超声加工与工业机器人结合的可行性。分析了超声振动对铣削力、颤振和表面精度的影响规律。实验结果表明,超声振动可使铣削力降低22%,且颤振振幅降低25%以上,同时高频的振动冲击可有效抑制颤振,改善表面质量。

基于LS-DYNA的石英玻璃旋转超声铣削仿真研究

基于LS-DYNA有限元仿真平台对石英玻璃旋转超声铣削过程进行了建模仿真,分析了材料去除过程中刀—工作用区应力场分布特性,研究了金刚石刀具高频往复冲击时复合作用导致的裂纹萌生与扩展以及材料去除机理。对比超声辅助端面铣削试验结果,在一定程度上验证了有限元仿真模型的有效性。

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。

旋转超声铣削钛合金残余应力及疲劳试验研究

针对航空钛合金零件在加工过程中存在的抗疲劳性能不足等问题,提出了通过旋转超声铣削技术改善表面残余应力,从而提高钛合金抗疲劳性能。重点开展了旋转超声铣削钛合金残余应力以及疲劳寿命试验研究,并且通过扫描电镜对钛合金疲劳断口进行了观察。研究结果表明,与普通铣削相比,旋转超声铣削后钛合金表面残余压应力显著提高,疲劳试验结果表明旋转超声铣削最大可提高钛合金疲劳寿命25%。经疲劳断口观察,旋转超声铣削减少了裂纹源,降低了疲劳条纹宽度,有效地抑制了疲劳裂纹扩展。

旋转超声振动铣削Cr12MoV轴向切削力与表面粗糙度研究

为研究切削参数对切削效果的影响,将旋转超声振动铣削引入Cr12MoV模具钢铣削过程中;通过正交试验设计开展切削试验,从轴向平均切削力和表面粗糙度两方面研究了旋转超声振动铣削参数选择对Cr12MoV模具钢加工的影响。结果表明:在旋转超声振动辅助铣削Cr12MoV模具钢的过程中,主轴转速和切削深度对轴向平均切削力和表面粗糙度影响最大;在主轴转速2000 r/min、切削深度0.6 mm时,可获得较小的轴向平均切削力和较好的表面粗糙度;将旋转超声振动应用到Cr12MoV模具钢铣削过程中,能获得较好的加工效果。

旋转超声铣削C/SiC界面结合强度研究

针对C/SiC复合材料零件机加工后疲劳强度大幅降低问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳加工方法。基于剪切滞后理论构建了超声振幅与C/Si C复合材料界面结合强度的理论模型,阐明了超声振动对界面结合强度的弱化机理。通过静拉伸试验、残余应力检测、疲劳试验和断口观测验证了旋转超声铣削疲劳强化效应。实验结果表明,高频冲击作用使得C/SiC抗拉强度和表面残余压应力显著提高,纤维基体脱黏应力与界面结合强度有效降低,纤维增韧效应显著,抗拉强度和疲劳强度相较传统铣削分别提升了17.5%和9.4%。

旋转超声铣削钛合金表面形貌及涂层研究

以TC4钛合金为例,开展了有无旋转超声两种方式下钛合金表面铣削实验,并分析其三维粗糙度(Sa、Spd、Str以及Svi)及表面微观形貌。研究结果表明,主轴转速、进给速度和超声电流3个加工参数均会对旋转超声铣削表面的三维粗糙度及微观形貌产生不同影响。同时,TiAlN涂层与基体的结合力随主轴转速的增大而增大、随进给速度的增大而减小、随超声电流的增大总体呈增大趋势。

Mechanical model of breaking rock and force characteristic of disc cutter

According to the cutting characteristics of progressive spiral movement by rotary cutting of the disc cutter, using the broken theory of interaction of compression and shearing, the three-axis force rotary cutting mechanical model of disc cutter was established and the influence of installation radius, the phase difference and the cutter space on the mechanics of disc cutter were analyzed. The results show that on the same radial line of tunneling interface, the boring distance of cutting tools installed on a different radius is not equal. The cutting radial line of tunneling interface is a polyline and its height is determined by phase angle and penetration of cutting tools. Both phase difference and the installation radius between adjacent disc cutters have little effect on the vertical force and rolling force, but increase with the increase in cutter spacing. In addition, when increasing phase difference and cutter space bilaterally, and reducing installation radius simultaneously, the lateral force would be improved. Related results have been verified onl O0 t rotary tool cutting test platform.

机器人旋转超声铣削铝合金铣削力实验研究

基于KUKA工业机器人开展旋转超声铣削2A12铝合金实验,研究两种铣削方式切削点运动轨迹,为进一步研究铣削力奠定了基础。并分析旋转超声铣削(RUM)实验和普通铣削(CM)主轴转速、进给速度、径向切宽、轴向切深和超声电流对铣削力的影响规律。结果表明旋转超声铣削与普通铣削相比铣削力明显降低。

不同加工工艺圆弧齿线圆柱齿轮齿廓特性分析

针对不同加工工艺导致圆弧齿线圆柱齿轮齿廓特性存在差异的问题,分析了圆弧齿线圆柱齿轮主要加工工艺(平行连杆加工法和旋转刀盘铣削加工法)的特点,并基于加工成型原理,推导出了两种工艺所得齿轮的齿面和齿廓方程,分别获得了圆弧齿线圆柱齿轮的齿厚和齿厚偏差计算方程,进而分析了齿轮齿宽和齿线半径等设计参数对齿厚和齿厚偏差的影响。研究结果表明:采用平行连杆加工出的齿轮各截面齿廓为渐开线;采用旋转刀盘铣削加工出的齿轮中截面为渐开线,其他截面为双曲线;设计参数对旋转刀盘铣削加工齿轮齿廓特性有一定影响;该研究结果为齿轮润滑、故障诊断及齿廓修形等提供了理论基础。

某曲轴平衡重凹槽加工技术攻关

针对某大型曲轴生产研制以来,平衡重凹槽加工中的难点问题。根据实际情况对比分析与模拟仿真,采用车铣中心进行空间3D铣削及相位旋转与补偿的方法逐一加工,完成了6组共12个平衡重凹槽的攻关,为类似零件的研制提供了新的思路与工艺方法。