针对X70、X80高强度油气管道的切割与坡口作业,介绍了钻铣切管机的组成及工作原理,设计了切管机的固定盘、活动盘、夹持支腿、钻铣头、仿形坡口装置及液压系统的结构,同时选择了铣刀及装夹方式。

主要研究主轴旋转过程中产生的陀螺效应对切削颤振稳定性边界的影响。基于一种旋转下的主轴、刀杆和刀具模型,采用欧拉--伯努利悬臂梁理论获得考虑陀螺效应的切削系统的传递函数。在此基础上,探究了考虑陀螺效应的高速切削系统的稳定性。结果表明,陀螺效应改变了高速铣削的临界切削深度。并且在考虑陀螺效应的情况下,刀具齿数越多临界切削深度越小,降低系统刚度将减小临界切削深度,增大系统阻尼比将增大临界切削深度。

针对大量使用切削液对环境和工人健康造成极大的伤害,结合国内外纳米流体微量润滑的研究现状,选取干式、浇注式、微量润滑和纳米流体微量润滑四种工况在加工中心进行铣削试验,分别从铣削力、铣削温度和表面粗糙度三个方面进行了润滑性能研究。实验结果显示,纳米流体微量润滑条件下获得的铣削力最小,在x,y,z三个方向上比干式铣削分别降低了15%,19%和14%。纳米流体微量润滑铣削温升峰值接近浇注式铣削,比干铣削降低了41.8℃。纳米流体微量润滑铣削获得的表面粗糙度最小,表面质量最好,比干式铣削分别降低了50%和63.5%。因此,纳米流体微量润滑可以为铣削提供更好的润滑条件,可以替代浇注式成为绿色环保的铣削加工方式。

通过对舰载机起落架用A-100钢材料的冷加工工艺研究,得出了A-100钢材料在铣削、钻削和车削方面的切削参数和适用刀具,有效掌握了A-100钢的冷加工工艺技术,为大量生产A-100钢材料零件提供了有效的技术支撑。

针对切削加工中的颤振问题,以铣削加工Al-7075为例,通过刀尖模态分析、模态参数识别,获得了铣削加工Al-7075的颤振稳定性叶瓣图(Lobes图)。通过设计信号采集实验,对颤振电压信号和铣削力信号进行采集并对颤振进行实验表征,进而验证稳定域预测的准确性。研究表明,切削加工Al-7075过程中,颤振易发生在低转速区,提高主轴转速及合理加大轴向切深可提高生产率和加工质量,从而验证了Lobes图中稳定域预测的有效性。

采用Deform-3D有限元软件建立20CrMnTi钢同步齿套铣削仿真模型,分析了不同切削参数对切削仿真结果的影响。得到了不同轴向切深、切削速度及每齿进给量下的切削力分布规律,为20CrMnTi钢同步齿套铣削过程的研究和铣削工艺参数的优化提供理论参考。

为了提高表面加工质量,对锡铋合金表面粗糙度与铣削工艺参数之间的关系进行了研究。基于正交试验设计方法,以主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削宽度四个参数作为影响因素,进行铣削试验研究。利用ANOVA确定了进给速度是影响锡铋合金加工质量最重要的工艺参数,而铣削深度对锡铋合金加工质量影响最小;经极差分析,得到了最佳的锡铋合金铣削工艺参数组合;并分析了各因素与表面粗糙度之间的规律,为提高锡铋合金的加工质量提供依据。