- 钟立翔;陈锦华;马铮;明伟伟;
航空发动机是装备制造领域的高端产品，镍基粉末高温合金广泛运用于航空发动机部件，但其强度高的特性导致加工困难。本文采用正交试验法，通过参数优化试验探究不同切削参数对二代粉末FGH96高温合金钻削力、扭矩、表面形貌、粗糙度、残余应力以及刀具磨损、加工孔精度等切削性能的影响。研究结果表明：轴向力和扭矩随进给量增大而显著增大；FGH96表面粗糙度在不同参数下受影响较小；FGH96高温合金的残余应力随切削速度的增大而增大；其他条件相同时，啄钻加工的孔精度优于连续钻削的孔精度，FGH96高温合金加工孔精度在啄钻、切削速度为30 m/min、进给量为0.05 mm/r的条件下最优。
2025年07期 v.59;No.623 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：21 ] - 胡亚辉;胡川川;朱玉莹;刘天尧;刘婕;
锆基合金属于高韧性、高强度且具有极高的温度敏感性的难加工材料，在车削时更易受车削温度的影响，使得刀具磨损加剧，降低刀具使用寿命。搭建车削实验平台，探究锆基合金刀具磨损机理，并对刀具表/界面元素进行分析，从而获得不同切削参数对刀具磨损的影响规律。结果表明：增大切削参数会使工件与刀具基体之间的摩擦加剧，刀具磨损更严重；前刀面磨损机理主要为黏结磨损和扩散磨损，其次磨粒磨损和氧化磨损；后刀面磨损机理主要为磨粒磨损，其次为黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。
2025年07期 v.59;No.623 21-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K] [下载次数：28 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 冯明杰;李宗兴;王昆梓;许黎明;
针对碳化硼陶瓷硬脆等难加工特性，通过金刚石砂轮单行程切入式磨削碳化硼陶瓷实验，研究关键磨削参数对表面粗糙度的影响，并进行砂轮磨损实验，分析磨削比和比材料去除率的关系。结果表明，采用树脂金刚石砂轮磨削碳化硼陶瓷，通过调控磨削参数，能够获得良好的加工表面和较高的加工效率，磨削过程中所选用的金刚石砂轮自锐性良好，表现出优良的磨削性能。
2025年07期 v.59;No.623 26-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K] [下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 李朋哲;金成哲;张玉璞;宋长远;
高进给铣削加工铝硅合金可以改善铣削质量并提高加工效率。受硅含量影响，在铣削加工时刀具易发生磨损从而影响工件表面质量和加工精度。采用正交试验法进行了高进给铣削AlSi10Mg合金的仿真和铣削试验，研究切削参数对刀具磨损的影响规律。结果表明，在给定的切削参数范围内，每齿进给量对刀具磨损影响最大，其次是切削速度，切削深度影响最小。最优切削参数组合是每齿进给量为0.5 mm/z，切削速度为160 m/min，切削深度为0.4 mm。通过高进给铣削AlSi10Mg试验发现，刀具出现了崩刃和黏结现象。增大每齿进给量、切削速度以及切削深度均会导致刀具磨损率增大。本研究结果为进一步研究高进给铣削AlSi10Mg合金的铣削特性及实际应用提供一定理论基础。
2025年07期 v.59;No.623 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1263K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 王永久;杨兵;黄良沛;
以激光辅助单晶硅超精密车削为研究对象，建立激光加热的数学模型，并利用COMSOL Multiphysics软件建立温度场有限元模型，通过烧蚀试验进行模型修正，得到修正系数0.8，使用修正后模型进行仿真，得到激光加热单晶硅时的温度场分布情况。在背吃刀量为3μm和进给速度为4 mm/min时进行激光辅助单晶硅超精密车削试验，研究激光功率和主轴转速对单晶硅表面粗糙度的影响。研究结果表明，激光加热单晶硅温度受激光功率和主轴转速共同影响，随着激光功率增大和主轴转速减小而增大，激光功率为30～36 W、主轴转速为2 500～3 500 r/min时，单晶硅表面温度可以达到400℃以上，内部400℃以上的传热深度超过3μm时，材料软化效果较好，可实现单晶硅的塑性切削，得到高质量表面；在激光功率为32 W、主轴转速为3 500 r/min、背吃刀量为3μm、进给速度为4 mm/min条件下，单晶硅表面粗糙度可达0.985 nm。
2025年07期 v.59;No.623 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K] [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 徐晨;洪荣晶;
成形铣齿为干式切削过程，在实际生产加工中，铣齿刀片所受交变切削力较大，导致刀片受力磨损加剧，同时在铣削过程中存在因排屑不顺畅导致切屑累积刮伤加工齿面等问题。针对大模数齿轮铣削过程存在的问题，本文通过成形铣齿加工实验修正建立的成形铣齿热—力耦合模型，通过优化盘铣刀前角及容屑槽结构，研究不同前角和容屑槽形状对铣削加工的影响，旨减小铣削力、减少刀片磨损及提高齿面加工精度。
2025年07期 v.59;No.623 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1619K] [下载次数：32 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 张超;刘剑锋;付明;
锆合金薄板类零部件刚度低，在铣削加工后易受残余应力影响产生加工变形，导致产品不合格。为准确预测锆合金薄板零件变形，有必要深入研究残余应力对锆合金薄壁板整体变形的影响规律。本文基于正交试验设计方法开展锆合金薄壁件铣削加工，研究薄壁件加工前后时间段内的表面残余应力分布和变形量变化的相互影响规律。试验结果表明，加工变形显著表现为沿Z轴正方向的凸起及长度方向的马鞍面特征，通过优化主轴转速、前倾角和侧倾角可有效降低加工和时效后的变形幅度，在特定主轴转速条件下会导致X或Y方向压应力表现突出，同时，基于试验获得面向最小薄壁件变形的最优工艺参数组合，即主轴转速为6 000 r/min，前倾角为20°，侧倾角为10°，可显著降低加工和时效后的变形。该研究为准确预测残余应力致锆合金薄壁板型零件变形、调控变形机理以及提高加工精度和精度保持性提供参考。
2025年07期 v.59;No.623 50-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 胡锦渊;金成哲;王俊杰;鑫龙;
针对增材制造TC4钛合金的铣削加工，采用仿真与试验相结合的方法研究切削用量对铣削温度的影响。对铣削加工过程模拟分析，得到切削用量对铣削温度的影响程度；通过铣削激光增材制造TC4钛合金的切削试验，对仿真与试验数据进行对比分析，验证铣削激光增材制造钛合金仿真模型准确合理。研究结果表明：通过铣削仿真与试验数据对比，得出铣削温度最大相对误差为3.2%；切削用量对铣削温度的影响为切削速度>铣削深度>每齿进给量；在研究范围内，铣削温度最小的参数组合是切削速度为55 m/min、铣削深度为0.3 mm和每齿进给量为0.04 mm/z。
2025年07期 v.59;No.623 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1237K] [下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ]
- 王少涵;姜增辉;那春雨;刘玮;孙卓;
针对目前采用车削、镗削等方法加工大直径钛合金管内孔切削效率较低的问题，提出采用正交车铣的方法进行加工。通过分析正交车铣内孔的运动特征，对加工时的铣刀最小偏摆角度进行研究。确定正交车铣加工大直径钛合金管内孔时铣刀的偏摆角度和轴向进给量，建立切削仿真模型，通过切削仿真试验研究主要切削参数对铣刀切削力的影响规律。结果表明，在所选参数范围内，切削参数对铣刀切削力影响的顺序为切削深度ap>每齿进给量fz>切削速度vc，通过增大每齿进给量可以提高正交车铣加工大直径钛合金管内孔的效率，更有利于抑制铣刀切削力的增长。
2025年07期 v.59;No.623 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 谢鸿;李炳林;张锐;李君;
切削加工过程中刀具与切屑的摩擦是影响切削力和刀具磨损的主要因素之一，为准确描述斜角切削过程中刀具前面与切屑的摩擦特性以及主剪切区塑性变形特性，结合第Ⅰ变形区的不等分剪切理论和第Ⅱ变形区的黏结滑移双区摩擦理论，提出一种针对斜角切削的热—力耦合模型。应用不等分剪切理论得到主剪切区的应变和应变率的分布规律，通过双区摩擦理论得到整个刀—屑接触面的摩擦系数，从而得到剪切角和摩擦角，通过Johnson-Cook本构方程和Boothroyd温度控制方程得到主剪切区的应力和切削温度，并计算出不同切削参数下的切削力。应用AdvantEdge有限元软件进行三维斜角切削仿真分析，将模型预测结果分别与仿真结果和实验数据进行对比和误差分析，误差结果较小，验证了该模型的有效性。
2025年07期 v.59;No.623 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 邹书航;周知进;潘建林;黄雪值;
细长轴在实际生产中具有很高的应用价值，但由于其刚度较低，在车削过程中易发生变形与颤振，严重制约加工质量。本文对柔性工件的两自由度车削动力学模型进行分析，通过ABAQUS软件对常规车削和超声椭圆振动车削TC4钛合金进行仿真，对比不同加工方式下切屑状态和切削力之间的差异。提取两种加工方式下的切削刚度系数，结合叶瓣图探究超声椭圆振动车削在抑制颤振、提高细长轴车削稳定性方面的优势。结果表明：在相同车削参数下，超声椭圆振动车削可以更好地实现断屑效果，避免切屑缠绕，其切削力相较于常规车削减小了35.2%～51.8%。超声振动切削能抑制颤振的主要原因是降低了切削刚度系数，从车削稳定性叶瓣图中可知，当切削刚度系数由2 933.9 N/mm减小到2 140.1 N/mm时，极限切削宽度最小值由1.4 mm增大到1.9 mm，增大加工参数的选择范围，有利于提高加工效率。
2025年07期 v.59;No.623 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 刘钊;雷霆;邹斌;
加工中刀具磨损包含大量动态数据，为适应未来大数据分析的需求，本文设计一种刀具磨损检测系统，主要包含实现图像采集功能的硬件和实现图像处理与磨损检测功能的软件两部分。根据实际要求，选择CCD相机、连续变倍镜头和环形LED白色光源组成图像采集装置，由机械臂代替传统的支架。采用将图像采集装置安装在机械臂末端的法兰盘上并将其独立于机床之外的检测方案，此方案不仅可以实现在机检测，而且应用不受限于机床的内部结构。基于Windows平台使用Python编程语言，结合界面应用开发框架PyQt5、图像处理库OpenCV进行软件设计及开发。通过上机测试验证软件的可行性，实现整个检测系统软件与硬件的结合。
2025年07期 v.59;No.623 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K] [下载次数：32 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 于静;万骏;吴俊;王沁;王旭琴;
以玻璃纤维酚醛树脂材料变形作为研究对象，开展正交车削加工试验，对装夹力、固化度、纤维体积含量、孔隙率等参数进行分析，得到结论：装夹力和纤维体积含量对材料变形的影响不明显；固化度和孔隙率对材料变形的影响明显。获得最小材料变形的参数为：装夹力F=300 N，恒温时间t=2.1 h，打压压力Pd=1.05 MPa，真空度Pz=-0.095 MPa。经建模分析认为，装夹力和纤维体积含量对加工变形的影响较小，固化度和孔隙率对加工变形的影响较大，与正交试验的结论基本一致，认为试验结论可靠。
2025年07期 v.59;No.623 86-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 996K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 李金昊;马廉洁;李红双;贾婧;
裂纹扩展机理是研究陶瓷材料去除和表面损伤的基础。为简化建模一般将刀具视为直刃刀具。但车削氟金云母陶瓷时，由于切削深度较小，即与刀尖圆弧半径处于同一量级，刀尖圆弧半径对裂纹形成的影响不能忽略。本文基于能量守恒原理与断裂力学理论建立考虑刀尖圆弧的二元裂纹扩展模型，分析切削速度、切削深度、进给量对裂纹长度与裂纹偏转角的影响。实验结果与理论值接近，模型的准确性得到验证。
2025年07期 v.59;No.623 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 刘大波;陈勇军;陈树;贾喜庆;谢仁璞;张新翊;周靖杨;
为得到位移精度更高且适用于微位移精密测量的柔性支承，设计一种杠杆柔性支承，确认杠杆柔性支承关键结构参数及各参数与位移精度的关系。利用ANSYS软件建立杠杆柔性支承有限元模型，分析杠杆柔性支承关键参数的变化对位移精度的影响，并优化开口设计，进一步提升位移精度。分析结果表明：位移杠杆比> 1的设计使杠杆柔性支承输出端的回转位移量增大，且随着切口半径和开口宽度的增大、最小厚度及回转中心偏移的减小，杠杆柔性支承趋近于理想铰链回转，传递杠杆比也趋近于设计值，整体回转位移精度得到提高，并通过疲劳寿命分析确定结构参数。为精密测量用杠杆柔性支承设计提供一定指导思路。
2025年07期 v.59;No.623 97-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：15 ] - 汤志钧;谢莹莹;刘宜成;
在深孔钻削过程中，因空心车轴材料硬度高、钻杆长而刚性差、深孔排屑困难导致钻头在钻孔过程中钻杆自身的抗剪切力不足以克服钻头切削阻力而发生钻头空转和钻杆疲劳断裂，整个钻削过程不仅耗时长、钻孔表面质量差。因此开展空心车轴深孔钻削研究，目的是要实现枪钻平稳切削、提高深孔排屑效果、获得良好的钻孔表面质量、提高钻孔效率以及降低钻杆断裂概率。结合深孔加工枪钻的特点，采用2～3根不同长度的枪钻进行阶梯钻孔和变参数切削循环钻削相结合的方法进行空心车轴工艺试验。试验表明：采用阶梯钻孔和变参数切削循环钻孔加工方法能让切削过程更加平稳、改善铁屑排出效果，提高空心车轴加工效率和车轴内孔表面质量，降低钻头断裂概率。
2025年07期 v.59;No.623 103-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 张玉胜;杨德存;向志杨;邓亚弟;文小山;
在企业数字转型的背景下，刀具管理优化是制造企业转型的重要部分，智能刀具柜是刀具管理优化的一种方式。根据汽轮机叶片加工车间刀具使用的具体情况，设计智能刀具柜软硬件，并开发其与SAP系统数据交互的接口，完成智能刀具柜系统与SAP工具管理模块的数据交互，实现智能刀具柜在汽轮机叶片加工车间的稳定应用，刀具借用归还过程无人值守，提升刀具借用归还的效率和准确性，降低刀具管理人员的劳动强度。
2025年07期 v.59;No.623 108-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1157K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 文亦骁;徐全;曾文明;郑宇;刘双;
为探究复杂曲面零件的高速铣削参数对加工效率、刀具磨损和零件表面质量的影响规律，使用CUTPRO软件构建仿真模型，结合高速铣削试验，优化铣削速度、每齿进给量和铣削深度系数，并对铣削合力和表面粗糙度的响应关系进行分析，对材料去除率和表面质量进行考量，形成针对粗加工和精加工的多目标规划模型。结果表明：铣削速度变化对表面粗糙度的影响最为突出，每齿进给量和铣削深度对表面粗糙度的影响较小且接近；进行复杂曲面零件的高速铣削粗加工时，优选参数为v_c=60 m/min,f=0.03 mm/z,a_p=1.5 mm，精加工时优选参数为vc=40 m/min,f=0.02 mm/z,a_p=1.0 mm。
2025年07期 v.59;No.623 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1298K] [下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ]