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SiCp/Al复合材料螺旋铣削力和质量影响研究

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中国机械工程 2024年

作者：周云光刘记王书海贾士奇东北大学机械工程与自动化学院

为了探究SiCp/Al复合材料螺旋铣削过程中材料去除机理以及力和质量影响规律，首先利于有限元仿真对加工表面形成机理进行了研究，然后通过试验验证了仿真的准确性，并研究了切削用量对切削力、孔壁加工形貌、出入口棱边质量的影响规律... 详细信息

为了探究SiCp/Al复合材料螺旋铣削过程中材料去除机理以及力和质量影响规律，首先利于有限元仿真对加工表面形成机理进行了研究，然后通过试验验证了仿真的准确性，并研究了切削用量对切削力、孔壁加工形貌、出入口棱边质量的影响规律，结果表明：螺旋铣削过程中切削力随主轴转速增大而降低，随螺距和公转转速增大而增大；加工表面形貌均匀性随主轴转速增大而提高，随螺距和公转转速增大而降低；出口棱边质量随主轴转速和公转转速的增大而提高，随螺距增大而降低；入口棱边质量随主轴转速和螺距的增大而降低，公转转速对入口质量没有影响。本文研究成果可对SiCp/Al复合材料高质量制孔加工提供重要参考。

关键词：螺旋铣削切削力表面形成机理出入口损伤复合材料

C/E复合材料螺旋铣削制孔方法抑制缺陷产生的机理

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机械工程学报 2012年第15期48卷 173-181页

作者：王奔高航毕铭智庄原大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

传统钻削加工碳纤维/环氧树脂(Carbon/epoxy,C/E)复合材料时容易产生加工缺陷,而螺旋铣削作为一种新的制孔方法在航空材料的加工中逐渐受到关注。为分析螺旋铣削制孔方法抑制缺陷产生的机理,以传统钻削加工为参照,分别利用螺旋铣削及传... 详细信息

传统钻削加工碳纤维/环氧树脂(Carbon/epoxy,C/E)复合材料时容易产生加工缺陷,而螺旋铣削作为一种新的制孔方法在航空材料的加工中逐渐受到关注。为分析螺旋铣削制孔方法抑制缺陷产生的机理,以传统钻削加工为参照,分别利用螺旋铣削及传统钻削两种方法对C/E复合材料进行制孔试验,并对螺旋铣削与传统钻削刀具的运动轨迹进行分析。在具有相同的加工效率及刀具切削速度的基础上,对两种加工方法的加工参数进行优化。进行制孔对比试验,并对制孔过程中的切削温度、切削力及加工质量进行检测与分析。结果表明,切削温度是影响C/E复合材料制孔质量的重要因素,且由于螺旋铣削制孔时的切削温度显著低于传统钻削制孔温度,因此螺旋铣削制孔质量明显优于传统钻削制孔质量。螺旋铣削制孔时的切削温度较传统钻削时降低69℃以上,降幅大于36%,因此有效避免了制孔出口处的撕裂及分层现象。

关键词：螺旋铣削传统钻削 C/E复合材料温度缺陷

叠层复合材料超声振动辅助螺旋铣削制孔工艺的试验研究

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兵工学报 2015年第12期36卷 2342-2349页

作者：高航孙超冉冲张欣李丽丽大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150000

针对某40Cr Ni Mo A/玻璃纤维增强塑料(GFRP)航空叠层复合材料构件连接孔的制孔质量差和加工效率低的问题,提出了超声振动辅助螺旋铣削制孔新工艺。分析了超声振动辅助螺旋铣削制孔方法的刀具运动轨迹,给出了超声振动有效加工的振幅范围... 详细信息

针对某40Cr Ni Mo A/玻璃纤维增强塑料(GFRP)航空叠层复合材料构件连接孔的制孔质量差和加工效率低的问题,提出了超声振动辅助螺旋铣削制孔新工艺。分析了超声振动辅助螺旋铣削制孔方法的刀具运动轨迹,给出了超声振动有效加工的振幅范围,在相同的切削速度与加工效率下,分析比较了3种不同工艺方法的切削力、切削温度及制孔质量。试验结果表明:相对普通螺旋铣削与钻削,超声振动辅助螺旋铣削加工40Cr Ni Mo A材料时切削力分别降低25%和40%,最高切削温度降低15.7%和22%;加工GFRP材料时,最高切削温度降幅分别为16.5%和50%,且孔出口撕裂、毛刺等缺陷明显减少,达到制造要求。

关键词：机械制造工艺与设备超声振动螺旋铣削叠层材料 40Cr Ni Mo A 玻璃纤维增强塑料

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飞机蒙皮切边的螺旋铣削方法

浙江大学学报（工学版） 2015年第11期49卷 2033-2039,2102页

作者：董辉跃朱灵盛章明李少波罗水均浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点研究实验室浙江杭州310027 中航成飞民用飞机有限责任公司四川成都610073

为实现飞机蒙皮的自动化切边,提出基于工业机器人的螺旋铣削方法.针对螺旋铣削加工参数进行正交试验研究,建立周向铣削力和表面粗糙度的经验模型,并对刀具自转转速、公转转速、每公转进给量、每齿进给量及铣削深度5个加工参数进行极差分... 详细信息

为实现飞机蒙皮的自动化切边,提出基于工业机器人的螺旋铣削方法.针对螺旋铣削加工参数进行正交试验研究,建立周向铣削力和表面粗糙度的经验模型,并对刀具自转转速、公转转速、每公转进给量、每齿进给量及铣削深度5个加工参数进行极差分析,利用相对灵敏度模型确定每公转进给量是影响周向铣削力和表面粗糙度最为显著的因素.综合考虑加工质量与效率要求,优选加工参数并进行试验验证.实验结果表明:机器人铣削蒙皮试验系统加工性能稳定,加工效率达48mm/min,轮廓精度达±0.15mm,表面粗糙度在4μm以内,切边无毛刺,实现了高效精确的蒙皮自动化切边,为飞机蒙皮切边提供了一种新的方法.

关键词：工业机器人螺旋铣削铣削力表面粗糙度轮廓精度

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螺旋铣削浸渍纸层压木质地板的表面粗糙度

木材工业 2020年第4期34卷 52-55页

作者：单人为朱兆龙江西广播电视大学江西南昌330029 南京林业大学家居与工业设计学院江苏南京210037

采用正交试验研究螺旋角、进给速度和铣削深度对浸渍纸层压木质地板(强化木地板)表面粗糙度的影响。结果表明:地板表面粗糙度随着螺旋角的增大呈减小趋势,随着进给速度和铣削深度的增大呈增大趋势;各因素对地板表面粗糙度影响的顺序为:... 详细信息

采用正交试验研究螺旋角、进给速度和铣削深度对浸渍纸层压木质地板(强化木地板)表面粗糙度的影响。结果表明:地板表面粗糙度随着螺旋角的增大呈减小趋势,随着进给速度和铣削深度的增大呈增大趋势;各因素对地板表面粗糙度影响的顺序为:螺旋角>铣削深度>进给速度。综合考虑实际生产效率和切削质量,建议浸渍纸层压木质地板螺旋铣削的铣削参数为:螺旋角70°、进给速度60 m/min、铣削深度0.4 mm。

关键词：浸渍纸层压木质地板螺旋铣削螺旋角表面粗糙度

小尺寸涡轮叶片精铸蜡模螺旋铣削加工方法研究

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铸造 2013年第10期62卷 969-972页

作者：成浪永汪文虎裴景东王姝西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

小尺寸涡轮叶片验证优化精铸型腔用蜡模采用传统翻面工艺加工时,产生二次定位误差和蜡模前缘存在接刀痕等问题。新方法通过专用的悬臂回转夹具和四坐标螺旋铣削工艺,可实现一次装夹完成蜡模叶身型面的连续性铣削加工。以截面线轮廓度误... 详细信息

小尺寸涡轮叶片验证优化精铸型腔用蜡模采用传统翻面工艺加工时,产生二次定位误差和蜡模前缘存在接刀痕等问题。新方法通过专用的悬臂回转夹具和四坐标螺旋铣削工艺,可实现一次装夹完成蜡模叶身型面的连续性铣削加工。以截面线轮廓度误差为评价原则,对以上两种加工工艺的精度进行对比分析。结果表明,新工艺可获得更高精度的小尺寸涡轮叶片验证优化精铸型腔用蜡模,为无模条件下验证小尺寸涡轮叶片优化精铸型腔的正确性奠定了良好的基础。

关键词：精铸蜡模定位误差接刀痕夹具螺旋铣削

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榉木螺旋铣削性能研究

林业工程学报 2023年第2期8卷 68-74页

作者：曹奇涛唐其管军崔正峰朱兆龙南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 梦天家居集团股份有限公司嘉兴314199 南京林业大学家居与工业设计学院南京210037

榉木是一种家具常用木材,铣削过程中经常出现切削平面以下木材破坏的情况,但有关榉木螺旋铣削方面的研究鲜有报道。为了改善榉木铣削表面质量,采用正交试验设计,使用压电晶体测力仪、粗糙度测量仪及计算机控制的加工中心,研究了榉木螺... 详细信息

榉木是一种家具常用木材,铣削过程中经常出现切削平面以下木材破坏的情况,但有关榉木螺旋铣削方面的研究鲜有报道。为了改善榉木铣削表面质量,采用正交试验设计,使用压电晶体测力仪、粗糙度测量仪及计算机控制的加工中心,研究了榉木螺旋铣削性能,分析螺旋角、切削速度、铣削深度对榉木切削力与表面质量的影响。试验结果表明:当螺旋角或切削速度增大时,切削力减小,当铣削深度增大时,切削力增大;当螺旋角或切削速度增大时,表面粗糙度减小,当铣削深度增大时,表面粗糙度增大。在本试验参数范围内,以最小切削力和表面粗糙度为改良目标,在工件长160 mm、宽80 mm、厚4 mm、进给速度5 m/s的条件下,明确了榉木螺旋铣削的优化参数为螺旋角(β)70°、切削速度(v)55 m/s,铣削深度(h)0.5 mm,该参数下的切削力Fa、Ft、Fr分别为9.21,6.44和12.36 N,表面粗糙度为1.122μm。

关键词：榉木螺旋铣削切削力表面粗糙度

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KFRP复合材料螺旋铣削工艺制孔质量

宇航材料工艺 2018年第3期48卷 72-77页

作者：刘思南杨涛杜宇刘畅巩文东天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

文摘凯夫拉纤维增强复合材料(KFRP)在钻削过程中会产生严重的分层、起毛等缺陷,难以满足装配工序的要求。本文将螺旋铣削工艺运用于KFRP复合材料制孔,进行了偏心距、主轴转速和刀具类型的单因素试验,以分层因子、起毛面积和孔径偏差表征... 详细信息

文摘凯夫拉纤维增强复合材料(KFRP)在钻削过程中会产生严重的分层、起毛等缺陷,难以满足装配工序的要求。本文将螺旋铣削工艺运用于KFRP复合材料制孔,进行了偏心距、主轴转速和刀具类型的单因素试验,以分层因子、起毛面积和孔径偏差表征KFRP复合材料螺旋铣削的制孔质量,深入研究不同工况下的缺陷抑制机理和制孔质量。结果表明,偏心距、主轴转速和刀具结构对制孔质量均有显著影响,采用波形四刃铣刀在偏心距0.5 mm和主轴转速4 000 r/min工况下的制孔质量最好,分层因子和孔径偏差分别为1.27和1.2%,起毛面积比二刃铣刀下降了13.7%。

关键词：螺旋铣削 KFRP复合材料加工缺陷制孔质量

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超声纵振辅助螺旋铣削内壁形貌预测模型

航空制造技术 2023年第14期66卷 72-79页

作者：徐捷冯平法颜键辉张建富许超马原冯峰清华大学深圳国际研究生院深圳518055 清华大学机械工程系北京100084 深圳市青鼎装备有限公司深圳518133

超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量,然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼,本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型... 详细信息

超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量,然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼,本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型及其可视化方法,并设计了验证试验,对波浪纹织构、尖峰、分割层3类典型表面特征进行对比,发现仿真和试验的吻合度良好。随后,本文利用该模型评估了振幅、转速、公转进给和切向进给对表面形貌的影响。研究结果表明,超声振动的振幅导致侧壁形成的波浪纹形貌,且主轴转速的增大导致了波浪纹织构变得稀疏。此外,切向每齿进给、每公转轴向进给和公转进给速度分别决定了斜向尖峰带的高度、分割层的间距和形貌的凸起高度。

关键词：钛合金螺旋铣削运动学分析表面形貌超声振动辅助加工