本研究以国防工业、宇航工业用微小型结构件加工为应用背景,系统开展微细切削毛刺形成及控制技术研究,主要研究工作及创新性成果为: 1. 基于切削实验,系统揭示出毛刺形成与变化基本规律 在瑞士产五轴加工中心(Mikron UCP800Duro)上,选用硬质合金微细立铣刀切削6061锻铝和铝合金AlSi9Cu3等,研究了切削用量、刀具几何参数、刀面形态等对毛刺形成与变化的影响,发现了毛刺与亏缺形成经历的5个阶段,揭示出毛刺形成与变化的规律。 2.建立微细毛刺形成模型,初步实现了毛刺形成的预报 利用Johnson-Cook (J- C) 强度理论,描述出工件材料Al2024-T6从低应变率到高应变率下的动态行为,进而给出了其高应力、大应变及高温度场条件下的本构关系。采用网格自适应(Arbitrary lagrangian eulerian, ALE)技术对毛刺形成进行模拟,仿真结果与实际加工基本吻合,实现了微细铣削毛刺形成的预报。 3.基于刀具参数和切削路径优化,开发出主动控制毛刺技术 根据微细切削实验与分析,阐述了主动控制毛刺的精度原则、效率原则和位置原则,提出了改进零件结构设计、调整刀具参数、优化加工工艺和切削路径等主动控制毛刺的技术和方法,为实现少无毛刺加工开辟了途径。 4.制定毛刺评价标准(草案),填补了我国制造技术空白 在汲取德国、美国和日本等国标准或规范合理内核的基础上,参照现代机械加工零件表面质量的要求,将毛刺精度分为12级,采用毛刺高度和厚度两个参数综合评价毛刺。依托国家刀具检测技术中心,提出了“切削加工毛刺检测方法”和“毛刺评价方法”2个国家标准(草案) ,填补了我国制造技术的空白。 5.初步构建了基于网络的微细毛刺专家知识系统 基于ASP.NET平台,初步搭建出网络化毛刺专家知识系统,开发出由微细毛刺质量知识库、数据库和规则库组成的毛刺知识专家系统,搭建出毛刺理论研究与工程应用的对接平台,为实现主动控制毛刺提供了技术支撑。 本研究初步建立了微细加工毛刺形成与控制理论,圆满完成了课题研究计划确定的各项任务。