PCBN刀具切削高温合金切削力试验分析 被引量：8

1

作者 吴明阳 田兆晖 +2 位作者 于永新 郝鹏飞 程耀楠 《航空制造技术》 2017年第22期101-105,共5页

近些年来,航空制造业的巨大进步推动了高温合金,特别是镍基高温合金的高速发展。高温合金材料的难加工问题是目前制造业的难点,其在切削过程中存在切削力大、切削温度高等现象,直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命等,因此对切削... 近些年来,航空制造业的巨大进步推动了高温合金,特别是镍基高温合金的高速发展。高温合金材料的难加工问题是目前制造业的难点,其在切削过程中存在切削力大、切削温度高等现象,直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命等,因此对切削力进行测量和分析是研究高温合金切削加工的有效途径。探究PCBN刀具切削高温合金切削力变化规律,首先阐述高温合金的材料特性及加工特点;其次设计并进行单因素和正交试验,探讨负倒棱对切削力的作用和影响规律,建立切削高温合金切削力预测模型;最后实现预测模型的优化,并与试验数据对比验证,为高温合金工艺参数优化起到参考和借鉴作用。 展开更多

关键词 高温合金 切削力 PCBN刀具 切削参数 试验分析

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大型焊接筒节切削刀具的振动特性 被引量：1

2

作者 程耀楠 刘利 +3 位作者 巩亚楠 吴明阳 钱俊 严复钢 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期507-512,593,共6页

为了研究大型焊接筒节切削过程中刀具的振动特性,首先,对切削振动的产生机理进行分析,建立大型焊接筒节切削过程动力学模型;然后,通过参照实际生产加工条件进行切削振动模拟实验,结合模型变化规律修正法对振动模型进行修正,从而验证模... 为了研究大型焊接筒节切削过程中刀具的振动特性,首先,对切削振动的产生机理进行分析,建立大型焊接筒节切削过程动力学模型;然后,通过参照实际生产加工条件进行切削振动模拟实验,结合模型变化规律修正法对振动模型进行修正,从而验证模型在实际应用中对切削振动预测的可行性与精度保持性;最后,确定大型焊接筒节切削振动产生的临界条件,为进一步研究大型结构不稳定零件加工过程的振动规律提供理论支撑。 展开更多

关键词 大型焊接筒节 刀具振动 动力学模型 数值分析

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难加工材料-不锈钢高效车削技术及其刀具研究 被引量：7

3

作者 何耿煌 张守全 邹伶俐 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第11期25-29,共5页

不锈钢是不锈耐酸钢的简称,因其具有抗空气、抗蒸汽、抗水分以及抗酸等腐蚀的优良特性,被广泛用于航空航天、交通运输、石油化工以及核工业等领域。由于不锈钢中含有Cr、Ni、Ti和Mn等铁族元素,与硬质合金刀片中的Co元素属于同族元素,切... 不锈钢是不锈耐酸钢的简称,因其具有抗空气、抗蒸汽、抗水分以及抗酸等腐蚀的优良特性,被广泛用于航空航天、交通运输、石油化工以及核工业等领域。由于不锈钢中含有Cr、Ni、Ti和Mn等铁族元素,与硬质合金刀片中的Co元素属于同族元素,切削过程中容易产生刀-屑粘结和元素扩散等问题,是典型的难加工材料。首先对不锈钢的材质进行阐述;通过分析不锈钢切削加工特点,明确其难加工的本质原因;从刀具-工件匹配性、刀具结构-切削工况匹配性以及切削参数匹配性等方面进行研究,总结不锈钢高效切削刀具设计原则;最终,提出不锈钢车削专用刀具设计方法,研究数据以期为难加工材料的高效车削提供参考。 展开更多

关键词 不锈钢 高效车削 刀具设计 切削参数 断屑槽

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高压冷却下切削高温合金刀具应力分布研究

4

作者 吴明阳 吴书杰 +2 位作者 褚维旭 刘可可 程耀楠 《航空制造技术》 2019年第23期26-34,共9页

高温合金广泛应用于航空航天等领域,是一种典型的难加工材料。PCBN是一种超硬刀具材料,在加工高温合金时性能优异,但切削过程中存在刀具磨损和破损严重等现象。高压冷却是一种新的冷却方式,能够有效减小机械冲击,并影响刀具应力分布,因... 高温合金广泛应用于航空航天等领域,是一种典型的难加工材料。PCBN是一种超硬刀具材料,在加工高温合金时性能优异,但切削过程中存在刀具磨损和破损严重等现象。高压冷却是一种新的冷却方式,能够有效减小机械冲击,并影响刀具应力分布,因此研究高压冷却下的刀具应力分布具有重要意义。首先建立高压冷却下刀具应力模型,为高压冷却下刀具应力变化规律提供理论基础;其次采用有限元方法,对不同冷却条件、切削用量和冷却压力的刀具应力分布进行仿真结果分析,获得不同切削条件对刀具应力的影响规律;最后进行高压冷却试验,分析切削力、刀具应力分布及刀具破损变化规律,为高压冷却下高效加工高温合金和刀具优化等提供一定的技术基础。 展开更多

关键词 应力分布 PCBN刀具 有限元仿真 高压冷却 高温合金

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镗杆切削力感知单元结构设计与优化

5

作者 刘强 周强 +1 位作者 高大湧 贾儒鸿 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期109-113,共5页

为满足测量镗杆切削力的需求,采用ANSYSWorkbench有限元分析软件对镗杆等效应力与等效应变分析,确定感知单元安装位置。提出两种镗杆感知单元结构,运用响应曲面优化法确定感知单元最佳优化方案,通过计算、分析相关参数,来确定最佳的优... 为满足测量镗杆切削力的需求,采用ANSYSWorkbench有限元分析软件对镗杆等效应力与等效应变分析,确定感知单元安装位置。提出两种镗杆感知单元结构,运用响应曲面优化法确定感知单元最佳优化方案,通过计算、分析相关参数,来确定最佳的优化方案,并与优化前的感知单元结构方案进行比较。结果表明:当未超过应变式微力传感器最大等效应变时,均布式感知单元结构中镗杆最大测量值为329N;以附加支撑感知单元最大测量值为1000N为设计目标,获得5种最优结构参数,在实际设计制造中,可根据实际情况从中进行选择。 展开更多

关键词 镗杆 切削力 感知单元 结构设计与优化

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干切钛合金Ti-6Al-4V时硬质合金刀具磨损行为研究 被引量：3

6

作者 范依航 郝兆朋 +1 位作者 林洁琼 郑敏利 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第11期148-152,共5页

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用带有能谱分析的扫描电镜观测,结合刀-屑接触面摩擦状态,分析刀具磨损形貌与刀具磨损机理;重点分析... 针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用带有能谱分析的扫描电镜观测,结合刀-屑接触面摩擦状态,分析刀具磨损形貌与刀具磨损机理;重点分析了刀具材料流失的具体过程,并给出了刀具材料从基体脱落的物理演变过程模型。结果表明:在切削过程中刀-屑接触面伴随着严重的粘结、扩散以及氧化现象,随着切削速度的提高,加速了这种现象的发生;所建立的演变模型能够很好地反映刀具材料的流失过程。 展开更多

关键词 TI-6AL-4V 硬质合金刀具 刀具磨损机理 磨损过程模型

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高速车削钛合金刀具宏-介观扩散磨损特性 被引量：1

7

作者 郑敏利 郭静兰 +2 位作者 孙守政 杨树财 王志伟 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第3期304-311,共8页

为了研究不同合金成分对刀具磨损的影响机理,利用宏-介观跨尺度关联法及分子动力学理论,采用YG8、YT15及YW2刀具高速车削钛合金,探明刀具宏观热力学特性及磨损特征,分析了三种材料在切削过程中原子群乱序程度,揭示了不同刀具材料原子群... 为了研究不同合金成分对刀具磨损的影响机理,利用宏-介观跨尺度关联法及分子动力学理论,采用YG8、YT15及YW2刀具高速车削钛合金,探明刀具宏观热力学特性及磨损特征,分析了三种材料在切削过程中原子群乱序程度,揭示了不同刀具材料原子群扩散特征.结果表明:YW2前刀面温度最高,原子群乱序运动类型已达到晶面解理,向内扩散程度高,扩散磨损严重;YG8和YT15原子群密度和能量稳定,原子群乱序运动类型为微裂纹扩展,向外扩散程度低,扩散磨损较小.三种材料刀具在高速车削过程中扩散磨损程度由高到低依次为YW2>YT15>YG8. 展开更多

关键词 硬质合金刀具 高速车削钛合金 宏-介观跨尺度 原子群乱序行为 原子群扩散 扩散磨损

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基于机器学习与群智能算法的精车大螺距螺杆切削优化研究

8

作者 李哲 丛玮琦 +2 位作者 付祥夫 田盛 罗明明 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第9期58-64,共7页

大螺距螺杆在精加工的过程中,其径向切深大,参与切削的切削刃长,进给速度大,使其切削力数十倍增加,造成刀具振动剧烈,热力耦合场不稳定,加剧了刀具的磨损,刀具的振动和磨损是造成工件表面质量劣化的主要原因。通过进行切削优化的研究,... 大螺距螺杆在精加工的过程中,其径向切深大,参与切削的切削刃长,进给速度大,使其切削力数十倍增加,造成刀具振动剧烈,热力耦合场不稳定,加剧了刀具的磨损,刀具的振动和磨损是造成工件表面质量劣化的主要原因。通过进行切削优化的研究,可以解决工件表面质量差的问题。首先,比较机器学习与回归方式的拟合误差,选用精确性更高的机器学习方法建立了切削力和切削温度的预测模型。其次,采用不同的群智能算法对优化目标进行求解,比较不同算法的求解性能,选择人工蜂群算法的优化结果为最优参数组合。最后,对不同切削方案得到的工件表面粗糙度进行测量,结果表明:采用优化后的参数加工,得到的工件表面粗糙度下降了20%,改善了工件表面质量,达到了切削优化的目的。 展开更多

关键词 大螺距螺杆 车削 机器学习 群智能算法 多目标优化

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透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面边缘破损实验研究 被引量：3

9

作者 杨万鹏 刘运凤 +1 位作者 荆君涛 魏士亮 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期50-55,共6页

针对透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工过程中易出现边缘破损现象,通过不同铣削深度实验研究了边缘破损类型、产生位置以及切深对边缘破损影响,并分析了边缘破损产生机理,最后提出了边缘破损控制方法。结果表明:当切深为0.4~0.8 mm时,边缘破损... 针对透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工过程中易出现边缘破损现象,通过不同铣削深度实验研究了边缘破损类型、产生位置以及切深对边缘破损影响,并分析了边缘破损产生机理,最后提出了边缘破损控制方法。结果表明:当切深为0.4~0.8 mm时,边缘破损主要集中于出口棱边和入刀侧边;且脆性域加工过程中随着切深的增加,边缘破损程度呈现增大趋势;降低切深至≤0.3 mm且采用跟随周边走刀方式,并保证入刀处刀尖线速度方向与进给方向夹角不小于90°,可以有效控制边缘破损。研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了技术支撑。 展开更多

关键词 透波性Si3N4陶瓷 铣削 边缘破损

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断续切削高强度钢SKD61可转位刀片刀型匹配性研究 被引量：3

10

作者 陈成艺 何耿煌 +4 位作者 邹伶俐 陈艺聪 程程 李凌祥 刘献礼 《工具技术》 2018年第4期55-58,共4页

可转位钻头是将可转位刀片固定在刀体上实现孔高效加工的主流切削工具之一,而高温高压的工作环境要求其刀体具备优异的抗高温软化性能。SKD61由于添加了强化元素钒和钼具备优异的抗高温疲劳性能而被广泛应用于高性能刀体的制作。然而,... 可转位钻头是将可转位刀片固定在刀体上实现孔高效加工的主流切削工具之一,而高温高压的工作环境要求其刀体具备优异的抗高温软化性能。SKD61由于添加了强化元素钒和钼具备优异的抗高温疲劳性能而被广泛应用于高性能刀体的制作。然而,高性能的刀体材料也给刀体的生产加工带来困难。通过采用不同刀型(S型、V型和R型)结合涂层与未涂层的试验方法对SKD61进行断续切削试验,分析不同刀型对此种工件材料的切削匹配性,并揭示工件材料与刀型的相互影响作用机制,为高性能刀型的设计与优化选择提供方法借鉴和数据支撑。 展开更多

关键词 可转位刀具 高性能刀体 高温软化 刀型 性能匹配

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基于分形理论的旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷表面微观形貌 被引量：1

11

作者 孙永国 王伟 +2 位作者 李文知 魏恒举 魏士亮 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第3期382-390,共9页

为了研究旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷表面的微观形貌,基于分形理论研究不同加工参数下Si_(3)N_(4)陶瓷表面微观形貌的变化。设计旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷正交试验,对比分析不同加工参数对Si_(3)N_(4)陶瓷表面分形维数和多重分形谱... 为了研究旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷表面的微观形貌,基于分形理论研究不同加工参数下Si_(3)N_(4)陶瓷表面微观形貌的变化。设计旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷正交试验,对比分析不同加工参数对Si_(3)N_(4)陶瓷表面分形维数和多重分形谱的影响,并设计单因素试验研究不同加工参数下Si_(3)N_(4)陶瓷表面的粗糙度、分形维数和多重分形谱。结果表明:旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷表面时,分形维数能更好地表征其加工表面的缺陷状态,多重分形谱则能更好地表征其加工表面缺陷的起伏程度变化。 展开更多

关键词 旋转超声磨削 Si_(3)N_(4)陶瓷 分形维数 多重分形谱 微观形貌

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高压冷却下锯齿形切屑几何表征试验 被引量：5

12

作者 吴明阳 于永新 +2 位作者 程耀楠 李录彬 赵旭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期38-45,共8页

理论分析了锯齿化程度、锯齿化频率与锯齿化步距等几何表征模型;在高压冷却条件下进行了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削GH4169镍基高温合金试验,并对不同切削用量与冷却液压力下的切屑进行试样制备及抛磨,以分析锯齿形切屑的形貌及表征;... 理论分析了锯齿化程度、锯齿化频率与锯齿化步距等几何表征模型;在高压冷却条件下进行了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削GH4169镍基高温合金试验,并对不同切削用量与冷却液压力下的切屑进行试样制备及抛磨,以分析锯齿形切屑的形貌及表征;分析了不同切削参数下锯齿形切屑几何表征的变化规律。试验结果表明:随着切削速度、进给量和背吃刀量的增大,切屑的锯齿化程度和锯齿化步距增大,而锯齿化频率减小;随着冷却液压力的增大,切屑的锯齿化程度降低,锯齿化频率增大,锯齿化步距先增大后减小;在高压冷却条件下切屑的断屑能力得到了提高,且随着冷却液压力的增大,断屑效果进一步提高。 展开更多

关键词 锯齿形切屑 几何表征 高压冷却 聚晶立方氮化硼刀具 高温合金

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大悬伸状态加工水室封头重型铣削振动分析 被引量：2

13

作者 程耀楠 巩亚楠 +3 位作者 刘利 敖晓春 刘亦智 刘立佳 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期674-681,808,共8页

针对大悬伸状态下加工水室封头产生的重型铣削振动,以重型铣削水室封头现场加工实验为基础,分析重型铣削振动产生的原因,并根据现场实验对工件已加工表面形貌进行对比分析。建立重型铣削刀具偏心跳动模型、刀具与主轴系统的轻微变形模... 针对大悬伸状态下加工水室封头产生的重型铣削振动,以重型铣削水室封头现场加工实验为基础,分析重型铣削振动产生的原因,并根据现场实验对工件已加工表面形貌进行对比分析。建立重型铣削刀具偏心跳动模型、刀具与主轴系统的轻微变形模型和进给系统刚度的模型,分析其对重型铣削瞬时切削厚度的影响,同时建立重型铣削力数学模型和铣削轨迹模型。分析重型铣削系统振动影响因素及规律,振动模型预测结果与实验结果吻合较好。该工作为进一步研究重型铣削振动特性提供依据。 展开更多

关键词 振动分析 表面形貌 大悬伸 重型铣削 水室封头

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覆盖件模具拼接特征对球头刀铣削振动的影响 被引量：2

14

作者 吴石 朱美文 +2 位作者 张添源 刘献礼 李传东 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期2143-2152,共10页

为了分析曲面拼接特征对振动的影响,建立了考虑拼接特征、曲面特征的未变形切屑厚度模型;基于曲面拼接区的未变形切屑厚度建立了考虑时滞变化的铣削动力学模型,通过数值计算综合分析了过拼接缝时冲击振动、刀具轴向位置角、拼接缝宽度... 为了分析曲面拼接特征对振动的影响,建立了考虑拼接特征、曲面特征的未变形切屑厚度模型;基于曲面拼接区的未变形切屑厚度建立了考虑时滞变化的铣削动力学模型,通过数值计算综合分析了过拼接缝时冲击振动、刀具轴向位置角、拼接缝宽度对铣削振动的影响;最后基于淬硬钢曲面拼接铣削实验验证了考虑曲面拼接特征的铣削振动预测模型的准确性,并基于不同拼接特征下的铣削振动计算出了相应的加速度信号幅值和分形维数。研究结果表明:淬硬钢曲面拼接特征使铣削振动的非线性特征减弱,某一频段的振动能量集聚,据此情况可分析出不同拼接特征下的最佳加工工艺参数。 展开更多

关键词 拼接特征 曲面铣削 瞬时冲击 铣削振动 非线性分析

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精车大螺距螺杆加工系统的稳定性 被引量：1

15

作者 李哲 付祥夫 +2 位作者 郑敏利 李景帅 周亚栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1110-1120,共11页

高进给速度精车大螺距螺杆加工过程中,随着旋转螺纹件与刀具相对接触关系的实时变化、刀具磨损量的动态演变和工件材料去除导致的质量变化,加工系统的动力学特性呈现时变特性,研究其稳定性也就具有重要意义。首先结合精车削大螺距螺杆... 高进给速度精车大螺距螺杆加工过程中,随着旋转螺纹件与刀具相对接触关系的实时变化、刀具磨损量的动态演变和工件材料去除导致的质量变化,加工系统的动力学特性呈现时变特性,研究其稳定性也就具有重要意义。首先结合精车削大螺距螺杆动力学模型,分别利用频域法和全离散时域法,提出一种适用于大螺距螺纹件的车削稳定域预估方法,并进行实验验证;然后在时域法基础上,考虑过程阻尼的影响,研究了不同刀具磨损情况对精车大螺距螺杆切削加工稳定性的影响,并验证测量结果与预测规律相吻合。研究结果表明:精车大螺距螺杆稳定性预测优先选用时域法;极限切深随后刀面磨损量增大而呈现出上升的趋势;选用转速分别为10r/min和25r/min,切深8mm,轴向进刀量0.05mm加工参数进行加工时,能获得基本符合工程实际要求的成品件。本文研究成果为高进给车削工艺参数优选奠定理论基础,同时丰富和发展以大螺距螺杆为代表的大型装备关键零部件的高进给加工理论并推进其工程应用。 展开更多

关键词 大螺距螺杆 稳定性 车削 磨损

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铣削加工透波性Si3N4陶瓷表面质量研究 被引量：2

16

作者 魏士亮 房丰洲 +1 位作者 刘立飞 翟学智 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期57-62,共6页

为了探索透波性Si3N4陶瓷铣削中加工表面创成机理及加工工艺参数对其影响规律,对加工表面形貌和边缘破损特征,以及加工参数与切削力、表面粗糙度、边缘破损的映射关系等开展了试验研究。首先对加工表面形貌进行了分析,由于存在陶瓷粉末... 为了探索透波性Si3N4陶瓷铣削中加工表面创成机理及加工工艺参数对其影响规律,对加工表面形貌和边缘破损特征,以及加工参数与切削力、表面粗糙度、边缘破损的映射关系等开展了试验研究。首先对加工表面形貌进行了分析,由于存在陶瓷粉末去除和破碎性颗粒去除两种形式,造成加工表面形貌结构一种体现为变化平缓,而另一种包含微裂纹、层状结构体等,且存在凹坑、沟槽等缺陷。其次研究了边缘破损形式及产生机理,当刀具运动到出口棱边处,刀尖应力集中处将产生微裂纹,并向工件侧面扩展,从而在加工表面和加工侧面诱导形成边缘破损。最后基于均匀设计试验,分析了工艺条件对加工性能的影响。结果表明:随着切削深度从0. 2增加到0. 5 mm和切削宽度从1增加到4 mm时,x轴切削力呈耦合增长,y轴切削力呈二次方增长;当切削深度和切削宽度分别为0. 2 mm和1 mm、进给速度为500 mm/min时,加工表面粗糙度值最小;转速为2 000 r/min、切削深度和切削宽度最小时,边缘破损幅值最小。此结果可为提高透波性Si3N4陶瓷铣削加工质量提供技术支撑。 展开更多

关键词 透波性Si3N4陶瓷 加工工艺 表面形貌 边缘破损

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旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷用金刚石磨具磨损行为研究

17

作者 魏士亮 皮久 +1 位作者 张涛 李文知 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期10-17,共8页

热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷材料常应用于航天飞行器中关键耐高温零部件,但由于高硬度和低断裂韧性,其加工效率和加工表面质量难以满足制造需求。为了提高热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷旋转超声磨削加工质量,减小由于金刚石磨具磨损带来的加工误... 热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷材料常应用于航天飞行器中关键耐高温零部件,但由于高硬度和低断裂韧性,其加工效率和加工表面质量难以满足制造需求。为了提高热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷旋转超声磨削加工质量,减小由于金刚石磨具磨损带来的加工误差,开展了磨具磨损行为研究。基于热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷旋转超声磨削加工实验,分析了金刚石磨具磨损形式;基于回归分析建立了金刚石磨具磨损量数学模型,揭示了加工参数及磨具参数与金刚石磨具磨损量间映射关系;并研究了磨损形式与磨具磨损量及加工表面粗糙度影响规律。结果表明:磨粒磨耗是旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷用金刚石磨具最主要磨损形式,比例超过50%;主轴转速和磨粒粒度对磨具磨损量影响最为显著;且磨损量较小时,加工表面粗糙度值反而增加。以上研究可为提高旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷加工精度和加工质量提供指导。 展开更多

关键词 旋转超声磨削 金刚石磨具 磨损形式 磨损量 回归分析 表面粗糙度 SI3N4陶瓷

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