回顾了近年来全球关于颗粒增强型金属基复合材料在切削过程中的一些仿真技术。切削模型既有二维模型也有三维模型,包括等效均质模型、微观模型和混合模型。仿真旨在预测切削力的大小,并研究界面失效、刀具—颗粒的相互作用、切削温度和加工次表面损伤等。本文重点介绍了上述建模方法的实现原理和关键技术,并对其优缺点加以评述。在此基础上,对颗...
利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力Fx、刀轴方向分力Fz随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力Fy随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/m...
使用单层钎焊金刚石磨头对SiC含量为20%与50%(体积分数)的AlSiC复合材料进行磨削加工,对比了单层钎焊金刚石磨头加工两种AlSiC复合材料的磨削力,分析了复合材料被加工表面微观形貌及材料去除机理,观察了磨屑形貌,并对钎焊金刚石磨粒的磨损形式进行了分析。结果表明,SiC含量为50%的AlSiC复合材料的磨削力小于SiC含量为20%的复合材料,20%SiC复合材...
超精密机械刻划加工领域中,在金属薄膜表面进行重复刻划(如衍射光栅)是一种罕见的加工方式,而工件材料(如铝膜)的回弹现象直接制约加工精度的进一步提高。本文根据衍射光栅机械刻划原理设计了一种主副双刀机械刻划装置的结构方案,并通过软硬件开发应用到衍射光栅机械刻划工艺的试验过程中,获得了更为精准的理想槽型的衍射光栅。通过扫描电子显微...
研究了TiB2-TiN-Ni-Csf(TTNC)陶瓷刀具材料与316L奥氏体不锈钢间的摩擦磨损性能,结果表明:当载荷为65N时,随着滑动速度从6m/min增大到15m/min,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率逐渐减小;当滑动速度为15m/min时,载荷由55N增加到60N时,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率增加缓慢;当载荷由60N增加到70N时,摩擦系数与...
通过开展低频振动钻削叠层材料单因素试验,研究了刀具的顶角、螺旋角和后角对钻削轴向力及温度的影响。结果表明:钻头顶角越大,轴向力越大,螺旋角的变化对钻削CFRP层轴向力影响较小;在钻削钛合金层时,轴向力随着螺旋角的增大呈先下降后上升的趋势,钻头后角越小,轴向力越大;钻头几何参数对钻削温度的影响可以忽略,得出较为适合CFRP/钛合金叠层材...
在国内外对高硅铝合金切削摩擦磨损特性的研究基础上,以正交试验法为基础,利用有限元仿真软件DEFORM-3D对金刚石涂层铣刀铣削高硅铝合金CE11过程进行虚拟仿真分析,并研究铣削用量的改变对刀具磨损的影响规律。基于仿真试验结果,对金刚石涂层刀具铣削高硅铝合金的铣刀磨损量试验数据进行极差分析,优选出最小磨损量的最佳切削用量方案,并通过试验...
针对B8W2-3型管螺纹车刀的工况,制备了AlTiCrN和AlTiCrN-DLC涂层,分析了复合涂层的膜层厚度、膜基结合力和摩擦磨损行为,并对涂层刀具的切削性能进行了研究,分析了DLC膜层对涂层刀具磨损状态的影响。研究表明:AlTiCrN-DLC涂层中AlTiCrN膜层厚度约为3.5μm,DLC膜层厚度约为2.5μm,其中DLC膜层为典型非晶态结构,AlTiCrN-DLC涂层压痕等级为HF3,低于Al...
利用激光加工技术在YG6硬质合金基体上制备椭圆阵列微织构。配制了MoS2/Ti悬浮液,利用电射流沉积技术在YG6硬质合金基体上沉积了厚度为17μm的MoS2/Ti涂层,研究了电射流沉积流量和沉积高度对涂层形貌的影响。当沉积流量为12μL/min、沉积高度为5mm时,获得了均匀紧凑的MoS2/Ti涂层。对MoS2/Ti涂层沉积前后织构化基体摩擦磨损特性进行研究,结果表明:...
针对超精密切削SiCp/Al复合材料加工时表面质量不高的问题,利用ABAQUS有限元分析软件建立三维仿真模型来动态模拟切削表面形成过程。分析了SiC颗粒破碎过程,研究工件表面形成机理;通过比对不同切削深度下的加工表面形貌,分析了刀具相对颗粒位置的变化对表面形貌的影响。结果表明:SiC颗粒存在轻微破损、破裂、断裂现象,加工表面出现空穴、凹坑、...
针对磨粒流抛光加工不同孔径的工艺参数确定不合理,从而导致加工质量无法达到要求的实际生产问题,采用流体数值模拟方法对磨粒流抛光过程中流体磨料在抛光孔的流动状态进行数值模拟分析,得到了进口压力与孔径和孔深的变化关系。实际加工试验验证了数值模拟结论的正确性,并结合数值模拟给出了可用于指导实际生产的不同孔径及其孔深的磨粒流加工工...
针对现有正交车铣切削层几何形状仿真方法复杂及解析法无法明确其几何形状变化规律的问题,根据正交车铣的运动规律,结合NX8.5软件提出了正交车铣切削层几何形状的仿真方法,并进行了试验验证和仿真分析。研究结果可为正交车铣切削力和加工振动的分析提供基础,并为正交车铣切削参数的优化提供指导。
以镍基高温合金GH4169为试验材料,用超细硬质合金涂层刀具进行车削加工,研究刀具在车削GH4169材料时的失效机理。通过扫描电子显微镜(SEM)和元素能谱检测(EDS)分别对失效刀具的刃口区域、前刀面区域、后刀面区域和沟槽磨区域的磨损进行失效形貌检测和合金元素成分的分析测试。结果表明:超细硬质合金涂层刀具车削加工镍基合金GH4169时,刀具的失效...
聚晶立方氮化硼(PCBN)材料具有高温抗热性和高硬度,是干式车削硬态材料的最佳选择,在黑色金属加工领域得到越来越广泛的采用。目前,电火花放电磨削加工是应用广泛的聚晶立方氮化硼焊接刀具加工方法之一。以GE公司PCBN复合片8200作为试样材料,采用正交试验法,在超硬刀具电火花磨削加工机床上加工PCBN复合片,结合扫描电镜观测、粗糙度仪测试,选取...
基于镂空鸟巢模型的结构特点,指出了其加工难点,分析了关键区域的加工工艺,制定了鸟巢模型的整体加工方案。利用PowerMILL软件进行编程,为精加工阶段针对形状不规则、分布无规律和侧面扭曲程度大的网状型腔设计了刀位轨迹,并应用DMU65monoBLOCK五轴加工中心完成了该模型的加工。
为实现复合进给电解加工机床对刀间隙的实时控制和检测,研制了一种以PMAC多轴运动控制卡、对刀电源和NI6221USB数据采集卡为主要硬件的对刀系统。在研制机床对刀系统过程中,用LabVIEW作为上位机软件开发平台对机床对刀系统进行开发,并设计了人性化的操作界面。为了验证机床对刀系统的可靠性和稳定性进行了对刀试验。试验结果表明,该系统能够实现...
PCD铰刀作为铝合金发动机孔加工的重要刀具,其刃带直接决定内孔表面的加工质量。本文利用DEFORM-3D有限元仿真软件对铰孔加工进行了三维仿真建模,分析了铰刀刃带宽度对切削力、刀具磨损和已加工表面亚表层微观组织的影响规律,进而优化了PCD铰刀刃带尺寸,为刀具的实际研磨制造提供技术指导。
为分析硬质合金表面织构化在摩擦过程中的降磨机理,通过ABAQUS有限元软件进行三维建模仿真分析,建立沟槽、半圆凹坑、菱形凹坑和方形凹坑的织构化硬质合金模型。结果表明:硬质合金表面织构化能够有效避免摩擦过程中的应力集中现象,改善应力分布,相对于无织构表面来说,大幅降低了接触区域的平均应力;微织构的存在改善了钛合金表面应力梯度过大的...
从材料和结构入手介绍了15-5PH不锈钢材料深腔薄壁耳片槽的车削加工特点,总结了实际车削过程中影响加工精度的因素。基于工装、刀具材料及参数、切削余量和工艺流程等方面,研究减少切削加工中变形和振动的方法,设计了一套夹具和刀具,总结出一套加工方案。实际生产表明:此方案能有效保证深腔薄壁耳片槽的槽宽尺寸及槽壁表面质量,并且能提高装夹和...
研究了不锈钢粗加工用铣刀的不同设计结构,分别用端铣刀、圆鼻铣刀和双R圆鼻铣刀三种刀具结构进行切削试验,并分析各刀具结构的优缺点,讨论各刀具结构对刀具寿命及工件表面质量的影响。
深孔加工受孔径大小、深度、工件材料的影响,切削过程中会产生大量热量,影响刀具使用性能和工件表面加工质量。同时,钻孔过程中切屑难以排出,易造成堵屑。为解决上述问题,冷却润滑液的选择与使用尤为重要。
介绍了基圆大于齿根圆渐开线刀具的设计原理及数控花键磨床砂轮修整器CAM软件进行二次开发,并实现了此类刀具的齿形磨削加工。
通过改变W靶电流,采用磁控溅射技术在M2工具钢表面制备不同W含量的CrAlWN薄膜,利用SEM、EDS、XRD、纳米压痕仪和摩擦磨损试验仪研究了不同W含量的CrAlWN梯度薄膜的微观结构、膜/基结合力、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:CrAlN和CrAlWN薄膜的表面呈颗粒状,W的掺杂未改变CrAlN薄膜原有的晶体结构;随着W的掺杂和含量提高,CrAlN薄膜的力学性能和...
采用投影关系探讨切削工况下正前角圆头梳齿刀的设计原理和方法,证明该刀具符合共轭原理,能正确切制出渐开线齿廓的销齿轮。该新齿廓由刀具齿顶刃圆弧r圆心运动轨迹形成的延伸渐开线的等距线和渐开线(两段自然形成的平滑曲线)组成,其传动性和工艺性优于现有技术的两圆弧一渐开线齿廓,尤其是切制的销齿轮能显著改善和提高低速重载的传动性能。用...
通过对比研究运用传统平面铣模块生成的刀具路径以及运用VoluMillACTC模块算法生成的动态高速铣削刀具路径,发现运用VoluMillACTC模块算法能极大地提高工件加工效率,延长刀具使用寿命。
前起上撑杆组件作为某型号飞机起落架的重要结构件,部件材料为新型材料300M,受其结构及材料强度影响,前起上撑杆轴颈处?6+0.10+0.05mm传感器安装孔加工极为困难。在分析产品研制阶段暴露问题的基础上,设计制造带定心功能的专用复合中心钻,解决了螺纹表面钻孔偏摆问题。通过切削对比试验,确定了加工?6+0.10+0.05mm传感器安装孔的切削参数,通过工...
通过试验方法研究了光栅读数头安装误差对光栅测量系统测量精度的影响。采用单因素法定量分析了光栅读数头A、B、C、Z轴4个方向的安装误差对光栅测量精度的影响规律。试验表明:读数头安装误差对光栅细分精度产生直接影响,并且这4个方向的影响显著性不同,其中B轴方向最敏感。
设计了一种嵌入薄膜传感器切削力测量用刀具模型。对刀柄通过铣槽、钻孔等方式加以改进优化,利用磁控溅射、光刻技术、扩散焊接等方法在45钢弹性薄片基底表面制备Ni80Cr20合金薄膜电阻栅,形成测力应变传感器并安装在刀柄表面。使用ABAQUS软件对模型进行力学仿真分析,结果表明:传感器电阻栅布置在弹性基底中心位置能有效地提高其灵敏度;改进刀具...
为了科学合理地评估单线阵CCD光电测试系统的性能,提出一种测量精度的评估方法。首先,分析激光光源与光学镜头主点沿水平方向的距离、投影板与光学镜头主点的竖直距离、光学镜头焦距三种光学结构参数对测量误差的影响;然后,讨论坐标测量误差随x和y坐标值变化而变化的趋势,并推导误差公式。通过模拟实弹验证可知,靶面为1m×1m时,坐标x、y测量误差Δ...
为了从拾取的振动信号中获取刀具的磨损状态,比较了ChebyshevⅠ型滤波器和Butterworth滤波器的振幅特性,对所获信号进行降噪滤波,并对滤波后的信号进行频谱分析。经分析发现,刀具在不同磨损阶段其基频信息和倍频特征有较大变化,利用自相关函数对其进行功率谱分析后发现,刀具急剧磨损时功率谱幅值特征较初期磨损和中期磨损阶段变化显著,可以作为...
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