基于有限元方法的铣削参数对冶金锯片加工过程的影响分析

切削过程的不稳定容易导致冶金锯片表面质量下降甚至引起刀具的损坏。文章采用Johnson-Cook材料破裂准则建立了锯片铣削加工的二维正交有限元模型,并依据切屑形态和应力分布的变化趋势对模型进行了验证。利用该模型考察了切削速度、切削厚度、刀具前角等参数对切削力和切削温度的影响曲线,综合仿真结果得到了锯片铣削的合理参数,在实际生产中得到了较好的切削效果。

基于改进遗传算法的数控机床加工铣削参数优化方法

对于数控机床加工铣削参数优化多采用常规的可信度近似模型,但该方法易受到材料失效应变系数的影响,导致优化后的加工效率较低,提出基于改进遗传算法的数控机床加工铣削参数优化方法。根据工件的本构模型,对切削刃进行采样抽取,确定最小铣削力波动位置;引入材料失效准则计算材料失效应变系数,基于此,以加工时间最短、加工成本最低和加工能耗消耗最小为目标建立铣削参数优化模型,并采用改进遗传算法求解模型,通过迭代适应度值,输出最佳铣削参数;最后,采用对比实验的形式对所提方法的优化性能进行测试。测试结果表明:应用所提方法对数控机床加工铣削参数进行优化后,能够有效缩短切削时间,提高加工效率。

数控铣床在复杂零件加工中的铣削参数优化

随着制造业技术快速发展,数控铣床在复杂零件的加工中扮演越来越重要的角色。精确的铣削参数是提高加工效率和质量的关键。本文通过建立优化模型和应用现代算法,对数控铣床的铣削参数进行系统的优化研究。利用遗传算法和粒子群优化技术,结合实际加工需求,对铣削速度、进给率及切削深度等参数进行优化,通过试验验证了优化模型的有效性。结果表明,优化后的参数显著提高了加工效率和表面质量,为复杂零件的高效加工提供了可靠的技术支持。

6061-T6铝合金铣削参数对切削性能影响的有限元仿真与实验分析

铣削加工作为五金行业中常见的加工技术,其切削参数的合理选择不仅能提高刀具的加工效率,还会显著影响生产成本和产品质量。基于此,本研究利用有限元仿真与实验方法探讨6061-T6铝合金铣削过程中不同参数对切削性能的影响。通过建立6061-T6铝合金的有限元模型,分析铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力和温度的影响。研究表明,切削深度对切削力影响最大,而铣削宽度对温度影响最显著。仿真结果与实验数据的偏差保持在30%以内,表明仿真数据具有较高的可信度。这证明仿真模型能有效反映实际铣削过程,为6061-T6铝合金的铣削加工提供理论依据和实践指导,有助于工业应用中铣削参数的优化和控制。

一种基于改进深度强化学习的加工成本型铣削参数优化方法

该文介绍一种基于改进深度强化学习的铣削参数优化方法,用于改变传统铣削加工参数由操作员经验选择,节能和经济性缺乏关注的现状,提高加工过程中的能源效率,减少能源消耗和成本。采用APSO和NSGA-II的组合算法,以VDL-850A为载体,使用Matlab编程,比较研究多目标优化模型与单目标优化模型。结果显示,以低加工成本为优化目标进行分析,铣削速度较低,主轴转速慢,刀具磨损小,加工成本低;以节能为优化目标进行分析,铣削速度和主轴转速更快,加工时间更短,加工能量消耗更少。

高速铣削参数对GH4169镍基高温合金加工表面变质层厚度的影响

在不同铣削速度(500~1000 m·min^(-1))和径向铣削深度(0.1~0.3 mm)下对GH4169镍基高温合金进行高速铣削加工,研究了铣削参数对切削力、切削温度、变质层和白层厚度以及表层硬度的影响。结果表明:随着铣削速度的增大,切削力降低,切削温度升高,铣削深度的增加会导致切削力和切削温度升高;在相同铣削深度下,当铣削速度由500 m·min^(-1)增大至1000 m·min^(-1)时,变质层厚度增大约30μm,白层厚度增大约5μm,表层显微硬度增大约200 HV,硬化层深度增大约100μm;在相同铣削速度下,铣削深度每增大0.1 mm,变质层厚度增大约30μm,白层厚度增大约3μm,表层硬度增大20 HV,硬化层深度增大约20μm。

TC4加工中铣削参数对表面粗糙度的影响

针对TC4材料特性进行铣削实验,调整铣削加工TC4试验件表面,用粗糙度仪测量表面粗糙度,通过分析,得出影响TC4表面粗糙度的主要因素是转速和进给量,最后得出铣削深度0.1 mm时,采取转速796 r/min、进给量300 mm/min、铣削速度30 m/min参数,加工TC4的表面粗糙度为0.303μm,效果最好。采用涂层铣刀加工TC4表面时,表面粗糙度的主要影响因素是进给量。

基于PSO的TC4钛合金铣削参数优化研究

针对航空发动机叶片修复过程中,损伤叶片在进行激光熔覆后需进行铣削加工来达到叶片表面具有较好的表面粗糙度的效果,采用3D增材制造后的TC4材料开展机理性实验。为使试验所选用TC4材料表面的加工质量和加工效率得以提升,确定TC4试件表面粗糙度为研究对象,借助Design-Expert软件设计正交试验,并在数控车床JDPVM600_A13SH上开展硬质合金刀具铣削试验,探究铣削参数(主轴转速、进给速度、切削深度)对表面粗糙度的影响。采用多元回归的方法建立TC4材料表面粗糙度与铣削参数之间的关系模型,进而以TC4材料表面粗糙度和加工效率作为优化目标构建多目标优化模型,并对试验铣削参数采用粒子群算法(PSO)进行优化。结果表明,采用粒子群算法优化后的铣削参数进行加工,TC4材料表面的粗糙度有所降低,加工效率也有所提升。

响应曲面法优化钛合金TA19铣削参数的研究

通过多因素正交试验研究钛合金TA19最优的铣削参数,以降低加工试样表面粗糙度,提高钛合金加工精度和加工质量。采用响应曲面法,运用Design-Expert 8.0软件建立与钛合金TA19具有映射关系的表面粗糙度数学模型,研究了切削速度、切削深度、切削宽度、每齿进给量4个因素对加工试样表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:试样表面粗糙度随着切削速度的增大逐渐减小,随着每齿进给量、切削深度、切削宽度的增大逐渐增大;每齿进给量和切削深度对加工试样表面粗糙度的影响最大,切削深度和切削速度的交互作用对试样表面粗糙度的影响最为显著;最优的铣削参数为每齿进给量0.03 mm/z,切削速度133.39 m/min,切削深度0.37 mm,切削宽度1.88 mm。该研究为钛合金TA19铣削参数的优化选择提供一定的理论指导。

基于灰色理论的铣削参数优化方法研究

针对易变形结构件铣削加工参数选择的问题,提出了一种基于灰色理论的铣削参数优化方法,通过正交试验方法设计试验方案,进行了不同铣削参数组合条件下的铣削试验,计算了铣削参数与加工变形、表面粗糙度以及加工效率的关联系数与关联度,进行了单目标因素优化和多目标因素优化,并进行了生产试验验证。验证结果表明,采用优化的铣削参数时,加工变形为0.055mm,加工表面粗糙度Ra为0.7964μm,加工效率为36.3mm3/min,在保证加工质量的基础上,大幅提高了加工效率。

高速铣削参数对TC17钛合金表面变质层的影响

为优化TC17钛合金球头铣刀高速铣削参数和为控制表面变质层提供实验依据,采用中心复合响应曲面法,建立表面粗糙度预测模型,采用方差分析对模型和输入参数的显著性进行检验,分析铣削参数对表面粗糙度的影响规律,同时对高、中、低三种铣削参数水平下的残余应力、显微硬度和微观组织进行检测。结果表明:该模型可以有效预测球头铣刀高速铣削TC17钛合金后的表面粗糙度,每齿进给量和铣削宽度对表面粗糙度影响显著;铣削后表面为残余压应力状态,随着铣削参数水平的增大,表面残余压应力增大,残余压应力层在20μm左右;表层显微硬度经历了"热软化-加工硬化-趋于稳定"的过程;表层晶粒出现了破碎、弯折,塑性变形层厚度约为10μm。

基于刀具耐用度和材料切除率目标的AerMet100钢铣削参数优选

针对基于铣削高强度钢的刀具的耐用度和材料切除率的铣削参数控制进行了研究。通过正交试验,建立了刀具耐用度模型,研究了基于铣削参数的灵敏度和相对灵敏度模型的稳定区间敏感性分析方法,结合正交试验中的极差分析,提出了刀具耐用度和材料切除率的铣削参数区间优选流程,优选出铣削参数稳定区间,并优选出铣削参数。研究结果表明:铣削AerMet100钢时,铣削速度vc的优选范围为100～105m/min,每齿进给量fz的优选范围为0.11～0.12mm,铣削深度ap的优选范围为2.1～2.5mm;铣削参数优选为vc=100m/min,fz=0.11mm,ap=2.5mm。研究结果为优选高强度钢铣削参数以及进行刀具耐用度和材料切除率的控制研究提供了理论方法和试验依据。

高速铣削参数对超高强度钢表面完整性影响研究

为有效控制超高强度钢高速铣削加工过程中的表面完整性,利用涂层硬质合金刀片对16Co14Ni10Cr2Mo超高强度钢进行高速铣削试验。研究铣削速度、每齿进给量和铣削深度对三维表面形貌、三维表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。通过3D共聚焦轮廓显微测量仪和X射线衍射仪对加工后的三维表面形貌、三维表面粗糙度和表面残余应力进行测试分析。结果表明:三维表面形貌图中等距纹理为铣削参数中每齿进给量的体现,三维表面形貌与三维表面粗糙度之间具有映射关系;三维表面粗糙度随铣削速度的增大呈下降趋势,随每齿进给量和铣削深度的增大而增大,每齿进给量影响最为显著;在试验参数范围内,表面残余应力均为拉应力,随铣削速度的增大,x向表面残余应力呈上升趋势,y向表面残余应力呈下降趋势;随每齿进给量的增大,x向和y向表面残余应力均呈上升趋势;随铣削深度的增大,x向和y向表面残余应力变化不明显。

钛合金(Ti-6Al-4V)铣削参数对表面完整性影响研究

钛合金被广泛应用到航空航天、生物和化工领域,关于其加工过程中表面完整性的研究受到了相应的关注。文中研究了钛合金侧铣过程中铣削参数对表面完整性的影响规律,为更好地选择铣削参数及进行表面完整性控制提供相关的试验参考依据。研究结果表明：已加工表面的粗糙度随着铣削速度、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的增加而增加;进给方向的残余应力σx和垂直进给方向的残余应力σy均为压应力,随着铣削速度、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的增加,σx和σy总体上具有增加的趋势;已加工表面的显微硬度相比于基体增长了13%～50%,在表面层深度h为20μm处,显微硬度值最小。

面向节能优化的数控铣削参数优化方法研究

切削参数的选择直接关系到产品加工过程的节能生产。为实现零件加工过程的节能优化,针对加工中心一次铣削加工下切削参数的优化问题,考虑加工过程机床设备性能和刀具寿命的实际约束条件,建立了以数控铣削过程的铣削速度和每齿进给量为优化变量,以最少电能消耗和最低加工成本为优化目标的多目标节能优化模型。引入加权求和法将多目标优化模型转换成单目标优化模型,并采用粒子群算法对模型进行优化求解。最后,以某具体实例的加工过程为例验证了所建模型的有效性,并对优化结果进行了分析。

纤维夹角和铣削参数对CFRP铣削力的影响

为探索CFRP铣削加工中出现的分层、崩边等表面缺陷形成机理,对CFRP进行铣削加工实验。基于单因素实验法获得了纤维夹角对CFRP铣削力的影响规律,基于中心复合曲面设计,获得了硬质合金刀具铣削CFRP过程中铣削速度、每齿进给量和铣削深度对铣削力的影响规律,并构建了铣削力的预报模型。实验结果表明:纤维夹角在0°～90°,铣削力随纤维夹角的增大而降低,而在90°～180°,铣削力随纤维夹角的增大而增大。f_z和a_e对三个方向铣削力影响都较为显著。v_c对y向和z向铣削力影响较为显著,而对x向铣削力影响不显著。铣削力随三个铣削参数的升高而增大,其中每齿进给量对铣削力影响最大。

基于有限元仿真的钛合金薄壁件铣削参数优化

钛合金薄壁件铣削过程中,铣削参数对铣削力、铣削温度及加工质量等有显著影响。为了通过优化铣削参数来得到较好的加工效果,利用ABAQUS软件建立了圆弧形钛合金薄壁件铣削过程有限元仿真模型,通过仿真结果得到了不同铣削参数下的应力场和温度场的变化情况;结合正交试验与多目标遗传算法对铣削参数进行优化求解;对优化后的铣削参数与经验铣削参数进行对比实验,结果显示,优化后铣削参数具有更好的切削效果。本文研究结果对钛合金薄壁件铣削参数的取值具有重要意义。

铣削参数对铝合金表面粗糙度影响的实验研究

211Z铝合金是一种新型的耐热高强韧铝合金材料,其抗拉强度可达500MPa,伸长率最高至10%,硬度可达165HBW。基于正交试验设计方法,进行硬质合金刀具铣削211Z铝合金的切削实验,获得了铣削参数对表面粗糙度的影响程度,结果表明:每齿进给量对表面粗糙度的影响最大,切削宽度其次,然后是主轴转速,对其影响最小的是切削深度。并在此基础上建立了表面粗糙度的预测模型,实现了铣削参数的优选。研究结果为工业生产中合理地选择铣削参数提供了实验依据。

基于NSGA-Ⅱ算法的高速铣削参数多目标优化

采用正交试验法对3Cr2Mo模具钢进行高速铣削试验,建立了刀具磨损和表面粗糙度的预测模型。在此基础上,以生产效率最大、生产成本最小为目标建立优化模型,使用Matlab中以NSGA-Ⅱ算法为理论基础的多目标优化方法对其求解,得到了较优铣削参数。

高速铣削LF21铝合金铣削参数对铣削力影响规律的研究

采用正交实验法研究了LF21铝合金在进行平面铣削时铣削力与铣削参数之间的影响关系,试验结果的方差分析表明,在试验所采用的切削参数范围内,背吃刀量对铣削力的影响最为显著,另外切削速度、每齿进给量以及背吃刀量分别与切削速度和每齿进给量之间的交互作用等对铣削力也有显著性影响。通过直观分析得到使铣削力小且加工效率高的参数组合为高转速(高切削速度)40000r/min、小的每齿进给量0.03mm/齿和小的背吃刀量0.5mm。在分析铣削参数对铣削力的影响规律基础上,建立了LF21铝合金在试验参数范围内铣削力与切削速度、每齿进给量和背吃刀量之间的数学模型。