钛合金加工切削力试验研究

为了探索难加工材料钛合金的切削规律,采用均匀设计方法设计了试验参数,在12℃常温干式切削和-50℃低温冷风降温切削条件下,对切削力进行试验研究。将常用的指数形式切削力经验公式进行线性化处理,并对试验数据进行多元线性回归分析,在此基础上建立了适用于钛合金的切削力的指数形式经验公式,方差分析结果,线性关系高度显著。对比分析了钛合金常温干式切削和低温冷风降温切削的主切削力,发现钛合金低温冷风降温切削相对于常温干式切削,主切削力虽然较大,但变化范围较小,有利于提高工艺系统的稳定性,适宜精密加工;提出钛合金低温冷风降温精密切削加工,为了减小主切削力,获得理想的精度、表面质量和切削效率,可选用较高的切削速度,较大背吃刀量和较小的进给量。     

钛合金Ti6Al4V铣削加工中切削力的三维数值模拟

结合航空钛合金立铣加工的实际情况,提出了主、副切削刃同时进行切削的螺旋齿双刃切削有限元模型,进而利用该模型对航空钛合金Ti6A l4V进行了铣削加工切削力的三维数值模拟研究,得到了铣削过程中切削力的变化曲线和数值,揭示了铣削过程一个周期内切削力的变化规律.通过铣削力实验测得了相同切削条件下的切削力,实验结果与有限元模拟结果较为一致,证明所建立的有限元模型是正确的,可用于预报铣削力值.切削力三维数值模拟的研究为钛合金这种难加工材料切削加工工艺参数优化、刀具的合理选择及其优化设计奠定了基础,同时也为进一步有效控制钛合金航空薄壁零件因切削力作用引起的加工变形提供了新的研究手段.     

基于有限元方法的钛合金加工切削力研究

本文基于有限元方法建立了车削钛合金Ti6Al4V的切削仿真模型.通过将Kistler9257B三向车削测力仪测得的主切削力与通过仿真模型获得的主切削力进行对比,验证了仿真模型的正确性.通过ABAQUS二次开发对仿真模型进行了参数化.利用切削仿真参数化模型对主切削力进行了分析.结果表明:通过试验得到的主切削力与仿真模型获得的主切削力相差小于10%;在所选试验参数范围内,随着进给量增加,主切削力增大;随着刀具前角、切削速度增大,主切削力减小;进给量对主切削力的影响最为显著.     

钛合金Ti6AL4V铣削加工的稳定性

针对钛合金工艺性能差的问题,以钛合金Ti6AL4V为研究对象,通过模态实验和铣削力实验,分别测得特定刀具和工件系统的模态参数和铣削力系数。利用在不同切削参数下测得的切削力,应用完全平均和峰值平均两种算法,计算模型的切削力系数。以铣削动力学模型分析为基础,建立颤振稳定性边界曲线,获取无颤振高性能加工工艺参数。该研究可以为航空发动机叶轮叶片铣削加工工艺的优化,提供完善的理论依据。     

超声振动切削皮质骨切削力的仿真研究

骨钻孔手术中过大的力和扭矩易造成钻头折断、骨组织损伤等问题.在普通钻削上加载超声振动,有助于改善手术效果.将钻削过程简化为二维正交切削,研究超声振动辅助切削机理,利用Abaqus建立皮质骨切削模型,对比分析了有无超声振动的切削力情况,通过正交试验研究不同参数对切削力的影响并建立预测模型.结果表明:在超声振动条件下切削力明显小于普通切削,且切削层厚度和振幅对切削力的影响较大,切削速度和频率影响较小,合理选用参数可以降低切削力.     

铣削高强度钛合金TC18的刀具磨损机理

采用无涂层和PVD涂层硬质合金可转位刀具对高强度钛合金TC18进行铣削加工,研究了钛合金TC18铣削加工过程中刀具的磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的加工条件下,采用PVD涂层硬质合金刀具加工TC18钛合金的寿命较长,前刀面主要磨损机理为黏结磨损和扩散磨损等,刀具失效形式为涂层剥落和随之而来的前刀面月牙洼磨损,后刀面除了黏结磨损和扩散磨损以外,还发生了磨粒磨损;无涂层硬质合金刀具的寿命较短,刀具的失效形式为崩刃.     

高速铣削TC6钛合金的刀具磨损机理

通过物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（ CVD）涂层硬质合金刀具对α+β相钛合金TC6进行高速铣削加工,研究了PVD与CVD刀具在铣削TC6钛合金过程中的刀具磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的切削条件下,PVD涂层刀具后刀面磨损量更小,刀具寿命更长,更适合TC6钛合金的加工.其前刀面主要发生黏结磨损和氧化磨损,后刀面则为边界磨损,由于前刀面黏结磨损和后刀面边界磨损对切削刃的弱化作用,使得主切削刃发生了微崩刃.CVD涂层刀具寿命较短,其前刀面主要发生初期微崩刃和随之而来的月牙洼磨损以及黏结磨损;后刀面则为磨粒磨损,失效形式为涂层剥落.     

钛合金铣削刀具后刀面磨损预测及应力分析

选择切削加工期间的力热耦合程度作为判断依据,把铣削磨损过程理解成以后刀面磨损带长度作为中间量、与时间呈现正反馈变化的趋势。研究结果表明：提高后刀面磨损带长度后,切削力持续上升,Fx切削力均值相对误差最大出现于磨损带长度78.2μm下,达到6.42%;Fy切削力相对误差在磨损带长119.2μm,达到最大为2.35%。以本文预测方法可以获得较高准确率并达到理想的稳定性。采用该方法进行建模时处理过程较简便,能够实现快速计算与高可靠度,能够对任意中间变量实时显示,从而准确预测铣削的刀具寿命。该研究可以拓展到其他的机加工领域,具有很好的推广价值。     

再生颤振控制的试验研究

本文全面地进行了变速切削抑制颤振的试验研究，正交试验和单因素试验结果表明：变速切削抑振效果显著。     

切削力经验公式的试验研究

在对切削力的测试与研究的基础上，修正了传统的切削力经验计算公式，用修正后的经验公式计算切削力更接近于实测值。     

单因素和正交试验法优选大叶藓(Rhodobryum roseum)傅里叶红外光谱处理条件

目的:优选大叶藓(Rhodobryum roseum(Hedw.)Limpr.)红外光谱处理条件。方法:运用单因素考察和正交试验相结合的形式,采用L16(45)正交设计法以样品的粉碎粒度(A)、样品与KBr混合比例(B)、样品压片质量(C)、压片压力(D)、压片时间(E)5个因素,每个因素选取4个水平进行试验。结果:样品的粉碎粒度和样品与KBr混合比例两个因素对红外光谱共有峰的吸收率影响最显著。结论:大叶藓红外光谱最佳处理条件为:样品粉碎后过200目(75μm)筛,样品与KBr混合比例为4∶100、样品压片质量30mg、压片压力10MPa、压片时间30S。     

机床动态切削力测定试验与时间序列模型预测

为获取动态切削力,在数控机床ETC1625P上对12Cr18Ni9回转件进行外圆切削试验.利用信号实时采集系统获取刀具在切削平面内两个正交方向运动的位置信息,同时将KISTLER传感器安装在机床刀头上,测得加工过程中三个切削方向的实时切削力.试验数据表明切削力在进给方向随位移而波动性变化.为研究切削力与切削参数之间的复杂非线性关系,通过时间序列分析建模,实现对动态切削力的预测.对切削力误差进行分析,得到的预测精度符合要求.     

钻头切削力动态测试系统试验研究

研制了一套由微机控制的高速数据采集系统,用于洲试钻头破岩过程中切削齿上所受切削力的瞬态变化规律.为了提高系统的测试速度及精度,采用三路A/D通道并行工作,并配有通道自动切换及数据自动输出逻辑,数据传输采用DMA方式.该系统可同时测8个切削齿,经单齿模拟测试,测试结果正确反映了切削齿切削力的变化规律.     

车削氧化锆工程陶瓷中刀具几何参数对刀具磨损的影响

为研究刀具几何参数对车削可加工陶瓷的刀具磨损影响,以氧化锆工程陶瓷为加工对象,以刀具的体积磨损量作为刀具在不同几何参数下磨损程度的衡量标准,通过YG6刀具的外圆车削实验,研究了刀具前角、后角以及刀尖圆弧半径对刀具磨损的影响.实验结果表明:刀具的磨损形式主要是黏着磨损,并伴有部分磨粒磨损;刀具体积磨损量随前角变大,先缓慢...     

正交试验方法在软件测试中的应用

介绍了正交试验设计方法的概念和原理。本文联系正交试验设计的基本方法，说明如何选用正交表以及设计测试用例的主要步骤。以笔者在实际工作中的项目作为实例，讨论了正交试验方法在测试项目中的应用。     

刀具磨损监测的双向切削力相干函数法

目前,刀具磨损的实时监测已成为自动化加工中急待解决的最重要问题之一。本文就此提出一种新的实时监测方法——双向切削力相干函数法。该法在可靠性、灵敏性及抗切削条件干扰等方面均比以往提出的切削力方法有较大的进步。文中对该法有效性的理论基础进行了讨论,并给出了实验论证结果。     

电火花线切割TC4钛合金棱角质量控制方法研究

为提高电火花线切割加工TC4钛合金时的棱角加工质量,结合电火花线切割加工特点及正交试验,采用脉宽、通道、跟踪以及丝速的四因素组合下测出加工工件不同角度的棱角质量缺损情况,研究不同切割角度下工件缺损的主要影响参数,得出各个角度最小缺损情况下的切割最佳参数。研究表明：在脉宽为9μs,跟踪值为4,通道为5个,运丝速度为50m/min时的TC4钛合金棱角缺损面积最小为0.032mm²;在脉宽为32μs,跟踪值为2,通道为7,运丝速度为50m/min时,材料切割速度最快为9.7mm²/min。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔瞬时切削力系数识别

在螺旋铣孔过程中,刀具绕其自身轴线自转的基础上围绕预加工孔中心公转并保持轴向进给.为了准确预测碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔过程中的切削力,基于螺旋铣孔的基本切削机理,考虑刀具侧刃和底刃在进给过程中对切削过程的影响及复合材料的各向异性特征,构建螺旋铣孔过程中切削力解析模型.根据全因子条件下复合材料螺旋铣孔试验数据,采用数据拟合方法识别底刃切削力系数,采用瞬时切削力方法识别侧刃切削力系数.结果表明仿真切削力能够较好地拟合试验值.     

自回转刀具切削SiC_w/LD_2铝基复合材料的切削力

针对自回转刀具切削碳化硅晶须增强铝基复合材料时的切削力特性问题,采用自回转刀具和圆形固定刀具切削SiC_w/LD_2铝基复合材料、45钢和铝合金,用Kistler测力系统检测和分析切削力.试验结果表明,自回转刀具与圆形固定刀具相比平均背吃刀抗力F_p减小了30%—60%,峰值减小了70%—80%;随着切削速度的增加自回转刀具的切削力呈快速减小的趋势,其切削力系数K_p1.圆形固定刀具的切削力亦呈减小的趋势,但切削力系数Kp1;随着进给量的增大,固定刀具的切削力增加剧烈,其切削力系数K_p1,而自回转刀具的切削力增幅很小,且切削力系数K_p由大于1转变为小于1,减小的幅度明显;自回转刀具是加工中低体积分数铝基复合材料时的高性能低成本刀具之一,宜采用高切削速度、大进给量的方式进行加工.     

基于材料损伤演化的钛合金螺旋铣孔切削力仿真模型

切削力仿真是降低实验验证成本、优化工艺参数的有效途径,但是螺旋铣孔为偏心加工,切削力仿真时材料损伤过程难以描述且网格畸变严重,大大局限了仿真预测的应用.通过引入物理分离准则,将断裂能演化方式定义为指数演化方式,确定断裂能参数为44 350 N/m,结合加工周期内轴向和切向进给量取值范围,优化网格划分参数,最终通过ABAQUS软件实现了四齿立铣刀螺旋铣孔稳定加工阶段中单位公转周期的三维有限元模型构建.结果表明,断裂能的演化方式和网格划分参数的合理选取能够有效提高切削力仿真模型的准确性,螺旋铣孔轴向切削力和切向切削力的平均预测值为实验值的91.7%和92%,且最大误差不超过9%.模型在不同齿数(单齿、两齿、三齿、四齿)、相同几何结构立铣刀的螺旋铣孔切削力仿真中亦体现出较强的可扩展性.