为了获得高精度的微型薄壁,并揭示铣削参数与走刀次数对薄壁加工质量的影响,文章展开了微细铣削薄壁的参数与工艺试验研究。通过设计并开展单因素对比试验与薄壁制造试验,递进地探究了走刀次数与轴向切深对薄壁尺寸误差的影响。结果显示,多次走刀时,铣削力基本不改变,而薄壁的尺寸精度却能提高;轴向切深越大,增加走刀次数对薄壁尺寸误差的影响越明显;当薄壁高度一定时,存在最佳的走刀次数,使得薄壁尺寸误差最小。这表明,多次走刀所引入的误差影响,可以用来制衡参数等其他因素带来误差影响,从而减小薄壁尺寸误差。因此,实际生产时,通过选择优化参数以及合适的走刀次数,可以有效的提高薄壁尺寸精度。

选用PVD-AlTiN涂层硬质合金刀具高速干铣削高强钢AISI4340,采用分形理论,研究了铣削参数对切削力分形特征的影响,指出分形维数是独立于切削力大小,并可描述切削力的稳定性;发现分形维数随铣削速度的增加,出现"高-低-高-低"的趋势,并在试验铣削参数范围内,确定了切削力较为稳定的铣削参数是v_c=320m/min,f_z=0.02mm/z,a_p=0.2mm,a_e=4mm;在较高铣削速度v_c=400m/min和v_c=440m/min条件下,v_c对切削力稳定性的影响即分形维数的大小占主导作用。此研究内容丰富了分形理论在高速切削领域的应用,对高速铣削切削力稳定性的表征具有指导意义。

在微细铣削加工中,尚缺乏切削介质对刀具磨损影响的研究。在干切削、浇灌切削液、微量切削液和低温冷风介质下,对6061铝合金进行了微细铣削试验,研究了刀具的磨损形式和机理、不同切削介质对刀具磨损、切削力和表面粗糙度Ra的影响规律。同时,确定出能减小刀具磨损和切削力,提高加工质量的最佳切削介质。结果表明四种切削介质下刀具磨损的形式不完全相同,粘结磨损与磨粒磨损是造成刀具磨损的主要机理;切削力和表面粗糙度Ra的变化趋势可以辅助判断刀具磨损情况;相比于其它切削介质,微量切削液介质下刀具磨损小,切削力低,工件表面质量好,是微细铣削6061铝合金的最佳切削介质。为深入研究微细铣削刀具磨损和实际加工中选择切削介质有一定的参考价值。

尺度效应是微切削工艺中的一种特殊现象,通常用最小未变形切屑厚度来判定尺度效应发生的临界点。为了更好地理解微细铣削的切削机理,对铣刀钝圆半径与尺度效应之间的关系进行深入研究是有必要的。由于在铣削加工过程中,刀具大多数为径向进给,侧刃为主要切削刃,因此这里对仅有侧刃参与切削的情况进行了仿真与试验研究。通过对仿真中切屑形貌与试验中表面粗糙度的分析,分别确定了仿真与试验的最小未变形切屑厚度值。仿真与试验结果表明,微细铣削的两种工艺方式对最小未变形切屑厚度的影响有限,最小未变形切屑厚度为(0.28~0.40)倍的铣刀钝圆半径。同时,工件的材料属性对刀具侧刃的最小未变形切屑厚度有一定的影响。本研究可以用于指导微细铣削加工中对于不同刀具钝圆半径及工件材料加工参数的选择和量化,提高工件加工质量具有重...