高性能数控切削刀具的管理技术

航空航天制造业的加工方式以小批量、多品种混线加工为主,相对于大批量生产的汽车制造行业,在零件切削加工生产中,由于零件材料的难加工和零件结构的难加工特性,不仅对高性能数控刀具有迫切的需求,而且合适的刀具管理技术对数控生产质量的提升具有重要的意义和应用价值。采用数控机床进行金属切削加工,不仅是航空航天制造业的主要金属切削方式,也在整个工业生产中占据主流。在数控切削方式的变革中,生产质量管理也发生了很大的变革。     

小经验

立铣刀切削刃后刀面磨损简易测量法六二五研究所李鑫华在金属切削中,刀具磨损对生产率和产品质量有着直接的影响;它也是评定刀具质量和被加工材料可加工性的一个重要指标。特别是在加工耐热合金、钛合金等难加工材料时,刀具的磨损问题就更为突出。为了保证零件加工质量,就要不断地对刀具磨损情况进行监控、测量。     

难加工材料切削加工技术

随着航空航天技术的发展,对飞行器性能的要求越来越高,需研制并应用物理力学性能优异的新材料。这些新材料多属难加工材料,切削加工性差,因此分析和研究零件材料的切削性、刀具制作材料及切削参数等对解决难加工问题有很大帮助。     

偏心车铣削技术在航空发动机机匣加工中的应用

航空发动机机匣零件的外型面主要采用车铣削的方法加工,传统加工方法中刀具的轴线通过零件的回转中心,容易导致切削状态不好和加工应力较大的问题.研究采用刀具偏心切削的加工方式,可以比较有效避免刀具零转速点接触零件,从而改善加工质量,提高加工效率.     

压气机机匣零件切削刀具配置专家系统开发

现代航空发动机零件结构越来越复杂,涉及的刀具种类与数量也越来越多,给刀具选择与工艺制定带来了严峻挑战.以某型压气机机匣零件为研究对象,以最佳刀具配置为研究目标,在压气机机匣零件切削数据库的基础上,设计开发了基于B/S结构的压气机机匣零件切削刀具配置专家系统,并进行了实例演示.该系统首先根据被加工对象特征及其需求,运用规则推理方法初选刀具;进而应用人工神经网络预测初选刀具的耐用度及被加工特征的表面粗糙度;最后以该预测结果作为参考,应用综合评判技术进行刀具性能评价,并对所选刀具进行优化排序和完成推荐.系统运行实例验证了所开发系统能够实现压气机机匣零件切削加工刀具的智能选取.     

采用半圆弧刀具超声插切Nomex蜂窝芯的新方法

Nomex蜂窝芯材料具有各向异性、弱刚度的特点,是一种典型的难加工材料。为解决传统插切刀具加工Nomex蜂窝芯时存在的排屑困难、切屑侧的压溃面积大等问题,提出一种采用半圆弧刀具超声插切Nomex蜂窝芯的加工方法。设计了一种新型半圆弧形插切刀具,分析了超声作用下半圆弧形插切刀具的运动规律,揭示了超声振动的引入使切削过程由连续切削变为断续切削的机理。开展了半圆弧刀具超声插切Nomex蜂窝芯的试验,分析了振幅与进给速度对切削力与切削质量的影响规律。试验结果表明,半圆弧刀具超声插切Nomex蜂窝芯可获得良好的加工效果,超声振动的引入可有效降低插切切削力,提高切削表面质量。研究的半圆弧刀具超声插切技术为蜂窝芯零件轮廓边界的高质量加工提供了新的方法。     

不同刀具车削加工高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂切削力研究

为探索高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的切削加工性能,对该类材料进行大直径薄壁回转类零件的车削加工。采用四种不同刀具进行实验研究,获得了不同切削参数及不同刀具材料对切削力的影响规律。试验结果表明:切削用量三要素中,切削深度对切削力的影响最大,其次是进给量,而切削速度的影响很小。当切削速度为119.32 mm/min、进给量为0.1 mm/r、背吃刀量为0.5 mm时,为最优切削参数。Ti-Al-Si-N纳米涂层硬质合金和超硬材料F2HX无涂层硬质合金刀具适合于低速加工,而PCD刀具则适合于高速加工。     

用于钛合金零件加工的机床与刀具——俄罗斯钛合金零件机械加工技术综述

简要介绍了钛合金零件机械加工的特点 ,综述了几种俄罗斯钛合金零件机械加工中所用的NC机床、刀具参数及切削规范 ,并指出了提高钛合金零件NC加工效率及切削刀具稳定性的方法     

改善鼓筒零件内腔型面加工表面质量研究

鼓筒零件是由五级单盘焊接而成的转动部件,零件结构复杂,精度要求高,尤其是各级盘间内腔型面,属于全封闭深腔,空间狭窄,刀具强度低且干涉现象严重,按原工艺方法加工,切削时刀具振动产生的振纹现象严重,去除困难,影响零件交付工作。通过改进鼓筒零件内腔的刀具结构方案,优化刀具切削轨迹与加工参数,解决刀具在加工时的振动问题,提高内腔表面的加工质量,满足零件图纸需求,提升发动机制造的技术水平,实现了该项技术在生产中的工程化应用,取得了明显的技术效果和经济效益。     

锥、柱形组合刀具等螺旋角切削刃是怎样制造的

锥、柱形等螺旋角切削刃组合刀具是一种较为理想的优质高效刀具。在铣、铰刀具上均有应用。特点是刀具每一个部位的切削刃的螺旋角相等,故其前角保持不变,对稳定切削性能起重要作用。但是,由于等螺旋角的加工比较困难,所以其发展缓慢。在航空工业中,适宜采用锥、柱形刀具加工的零件较多,如能方便地加工制造等螺旋角切削刃刀具,将有一定的意义。我厂过去采用等导程的锥形螺旋铰刀,由于前角随直径而变化,使零件加工质量不稳定,成为生产中的关键。采用等螺旋角切削刃锥形刀具后,改善了     

航空发动机机匣摆线粗加工轨迹规划方法

针对机匣零件粗加工过程中凸台多、加工余量大、材料难切削、刀具磨损快、加工周期长等特点,提出了一种机匣摆线粗加工刀具轨迹规划方法,该方法能有效控制切削过程中刀具负载的变化,改善刀具切削过程中的加热-冷却循环,减缓刀具的磨损,提高机匣粗加工效率。首先,通过对两种摆线模型的分析,建立了摆线铣数学模型,并分析了摆线铣的优缺点;其次,结合机匣零件特点,将模型在精度范围内离散为点模型,利用圆锥将模型展开并建立展开模型与原始模型间的映射关系。通过对可加工区域的划分和平面逼近,生成了适用于机匣零件的摆线粗加工刀具轨迹。最后,分别通过摆线铣刀具磨损实验、平面型腔摆线铣实验和机匣摆线铣实验,验证了摆线铣在降低刀具磨损、延长刀具寿命方面的有效性,以及本文轨迹生成算法在航空发动机机匣实际加工中的正确性和高效性。研究成果能有效缩短加工周期、降低加工成本,提升机匣零件的粗加工效率。     

先进刀具设计技术:刀具结构、刀具材料与涂层技术

金属切削加工是用刀具从工件表面切除多余的金属材料,从而获得在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度及表面层质量等方面均符合要求的零件的一种加工方法.其核心问题是刀具切削部分与工件表层的相互作用,即刀具的切削作用和工件的反切削作用.这是切削加工中的主要矛盾,而刀具的切削作用则是矛盾的主要方面.     

飞机发动机叶片机匣的高效加工

航空难加工材料的高效加工是一个系统问题,由夹具、刀柄、工艺等组成的大系统和包括刀具材料和切削参数的子系统等因素都影响着零件的质量、刀具成本及加工效率.高效加工包含高效切削和其他的非切削时间减少.高效切削是以高效率切削金属材料为目标,提高单位时间金属去除率.而非切削时间减少则要通过使夹具可靠定位、编程优化、减少空行程时间来实现.     

航空、军工行业中的株钻刀具

航空零件加工中株钻部分刀具的应用 航空航天零件的加工科技含量相当高,是先进材料和先进工艺集中的行业,航空类零件加工用刀具主要分为飞机制造企业的飞机结构件加工和航空发动机生产企业的盘环零件加工.飞机结构件的加工主要为钛合金、铝合金、不锈钢等零件的铣削;航空发动机行业主要涉及的是高温合金、钛合金的车削加工.这些零件具有难切削的工件材料、复杂的形状、高精度的尺寸和光洁度要求等特点,对加工工艺和所用刀具提出了较高的要求.目前的航空刀具领域主要还是几大欧美刀具品牌占主导地位,主要为ISCAR、KENMATAL、SANDVIK、SECO等,刀具价格居高不下,且消耗量相当大,因此各航空发动机加工企业都有降低刀具成本的强烈愿望.株洲钻石切削刀具股份公司借助公司的硬件条件和多年来在刀具的研发、制造、应用方面的经验,在2003年启动了航空刀具的研制项目,与各航空加工企业合作进行产品的研发、生产、试验和产业化,已取得了阶段性的成果.     

金属零件切削加工中刀具前角的合理选用原则

分析了金属零件切削加工中刀具前角大小对加工过程中切削力、刀具耐用度、切削温度等方面的影响,提出了合理前角的概念,给出了工作中合理选用前角的原则。     

高体积分数SiC_p/Al复合材料精密车削加工工艺技术

针对高体积分数铝基碳化硅材料车削加工过程中出现的刀具磨损严重、寿命低、切削难度大、零件质量难以保证等问题,采用聚晶金刚石刀具(PCD刀具)对其进行精密车削工艺实验,并利用扫描电镜、粗糙度仪、圆度仪等设备对已加工表面和刀具磨损形态进行观察分析研究。研究表明:刀具材料、切削速度、切削深度和进给量是影响高体积分数SiC_p/Al复合材料加工质量的主要因素。当切削速度在25~40 m/min、切削深度在25~35μm和进给量为25μm/r的PCD车刀时,切削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得到表面粗糙度为0.58μm和圆柱度为0.91μm的加工表面。     

基于切削力信号-几何信息-工艺信息的铣削加工刀具状态实时辨识

刀具状态的实时辨识对提高数控加工效率和质量、降低加工成本具有重要作用。对于单件小批量生产模式下的复杂零件,加工过程中的几何形状和切削参数不断变化,为刀具状态的准确辨识带来很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于切削力信号-几何信息-工艺信息的铣削加工刀具状态辨识方法。采集加工过程中不同刀具状态的切削力信号,并对其做时域和时频分析,提取切削力信号的特征量,与加工工艺信息和零件几何信息相关联,建立输入向量,构建基于BP神经网络的刀具状态辨识模型并训练,在实际加工中通过神经网络模型实现刀具状态的实时辨识。经过试验验证,该方法可以基本满足铣削加工刀具状态的实时辨识。     

针对航空难加工材料的刀具与切削参数优化途径

解决难加工材料的切削加工在很大程度上依赖刀具材料、结构的合理组合与切削参数的优化。每一种刀具材料和结构都有其适用的加工范围和最合理的切削参数,为了达到加工目标,往往要根据被加工材料的特性及其实际加工条件,综合考虑刀具材料的物理、化学性能优选刀具,通过试验和数学归纳获得优化切削加工解决方案。     

未来刀具

<正>随着航空制造技术的不断进步,难加工材料应用越来越广泛,对航空零件的尺寸精度、表面质量和复杂零件的加工工艺不断提出新的要求,驱动着刀具材料、刀具结构和切削加工工艺向高效、高精度、智能化、绿色化、信息化的方向发展。     

航空用镍基高温合金切削现状研究

镍基高温合金的力学、抗氧化、抗高温变形的性能很好,但是导热系数低、材料塑性大和加工硬化等问题常常制约着镍基高温合金的广泛使用。所以分析和研究零件材料的切削性、刀具制作材料以及切削参数等现状,对解决镍基高温合金难加工问题有很大的帮助。