钛合金螺旋铣孔孔径偏差研究

螺旋铣孔是航空航天领域新出现的制孔技术,其切削过程中会产生径向切削力,从而引起刀具变形并造成孔径偏差。针对该问题开展了钛合金螺旋铣孔孔径偏差试验,分析了包括进给方向在内的不同加工参数对孔径偏差的影响规律;基于螺旋铣孔运动学原理对不同进给方向下的材料去除过程和径向切削力方向进行了研究,分析了不同进给方向下的孔径偏差变化规律及形成原因,并设计切削力试验进行了验证;通过分析不同加工参数下的未变形切屑形状及径向切削力变化情况,研究了各加工参数对孔径变化趋势的影响规律。研究结果表明,当进给方向为顺时针时,刀具受背离孔心的径向切削力的作用向孔径外侧发生挠曲变形,导致所加工孔径大于理论孔径;当进给方向为逆时针时则相反。进给速度和导程的增加将加剧孔径偏差,切削速度的增加则会减弱孔径偏差。     

挠性杆的镗加工技术

针对挠性杆的结构特点和加工难点,提出了有效的工艺措施,从装夹定位、刀具材料与几何参数选择、刃磨方法、切削用量的选择,以及挠性杆内应力的分析等方面详细地阐述了加工过程中的关键技术,解决了挠性杆镗削加工的技术难题。     

基于有限元方法的并联机床模态分析

并联机床的模态分析有着重要的意义。本文针对3—HSS型并联机床,利用大型有限元软件ANSYS,对此并联机床进行了模态分析,分别获得了该机床的低阶固有频率及其对应的振型图,通过振动动画,分析了六阶模态的振动规律,找到了机床的薄弱环节,为机床的结构设计和动力学分析提供了依据。     

高缠绕叶轮流道4+1轴高效分段开槽方法

高缠绕叶轮流道的高效粗加工是提高整个叶轮加工效率和缩短生产周期的关键。针对高缠绕叶轮流道的粗加工,提出了一种4+1轴高效分段开槽方法。首先,给出了分段开槽加工方法的基本概念,并分析了高缠绕叶轮流道加工特点;然后,结合机床结构特征,给出了五轴机床在主轴摆角固定为常值时切削点处单点最大刀具尺寸的计算方法;基于各切削点加工特征参数的分析,采用聚类算法进行了叶轮流道加工分段区域的划分;最后,确定了各分段区域的可加工刀具尺寸和4+1形式的刀轴矢量。算例分析表明,提出的4+1轴分段开槽方法得到的开槽轨迹旋转轴变化均匀,材料去除量较传统开槽方法增加了32.5%,改善了切削过程稳定性,提高了叶轮的粗加工效率。     

空心长轴深孔加工工艺研究

以某发动机空心长轴零件深孔加工为研究对象,设计了长径比为15,长度超过1米的整体硬质合金刀杆,在某加工项目试验中,应用这种超长整体硬质合金刀杆,在细长比大于10的空心长轴的深孔镗削加工中,改变了传统的深孔加工工艺,满足了空心长轴深孔加工中严格的壁厚差要求,取得了明显的效果.     

基于铣削力的刀具磨损监控研究

以铣削实验为基础,分析了铣削力中包含的与刀具磨损状态有关的频谱特征,分析了切削用量对切削力功率谱的影响,对比了切削力各分量的特征对刀具磨损状态的反映.从对铣削力功率谱的分析中得出:径向力功率谱对刀具磨损状态更敏感,其中有与刀具磨损状态密切相关的特征频段,而切削用量对该特征频段的影响不明显;还通过对切削力的时域分析,讨论了铣削力中径向力和切向力的分力比值对刀具磨损状态的反映.     

微结构的拓扑表达模型及自由排布阵列加工方法

制造过程中需要微结构阵列的数学模型从而进行图纸设计、刀具补偿计算、切深数据生成等.本文从拓扑原理出发,结合方向关系与距离关系,得到微结构阵列空间关系的统一表达模型.搭建快刀伺服加工实验平台,利用统一表达模型,并以具体样例加工了微透镜阵列,实现了自由排布的微结构加工.     

TC4的铣削加工中铣削力和刀具磨损研究

通过TC4铣削加工时的铣削力试验,研究了干切削时和有氮气介质铣削时影响铣削力大小的几个因素,为提高金属去除率优化了切削参数。同时通过刀具磨损试验,对上述两种铣削方式,比较了在不同的切削速度下铣削时铣刀后刀面的磨损,证实了以氮气为切削介质能够大大地改善刀具的磨损状况和提高刀具的寿命。     

CAD技术在磨叶片叶尖工具中的应用

以生产准备中磨叶片工具的计算为例，使用三维CAD系统的自由曲面建模技术，精确计算出叶片工具设计中所需叶片通道数据。通过与传统计算方法的对比，可以看出：在工艺准备中使用三维CAD技术，不但能准确快速的解决生产准备过程中的复杂计算，而且能有效减少设计的错误，缩短工艺准备周期。     

超声振动方向对TC4钛合金铣削特性的影响

为充分发挥超声铣削钛合金的优势,改善钛合金的加工效果,增强表面服役性能,分别对刀具和工件施加超声振动,以寻求合适的振动方向和加工参数。理论推导了侧刃断续切削时的临界速度,试验研究了不同振幅和切削速度对表面形貌、切屑形态、切削力和刀具磨损的影响,同时探究了表面微织构对摩擦特性的影响。试验表明在两种振动方向下,增大振幅均使切屑的锯齿化程度降低,并且增加轴向振幅可使锯齿形切屑转变为带状切屑。轴向振动更有利于表面形成微织构、减小切削力、减缓刀具磨损、减小工件摩擦时的磨合时间,但需合理控制切削速度和超声振幅。同时,对切削力进行频谱分析,为工作状态下超声振动频率的测量提供了一种参考方法。