基于动态切削力系数的插铣加工过程稳定性研究

插铣过程中切削力系数随切削参数的改变而变化,但在切削力仿真和稳定性边界绘制过程中总假定切削力系数是不变的,这样使得预测结果误差较大。针对上述问题,以冲击式水轮机水斗材料0Cr13不锈钢插铣过程为研究对象,结合修正的插铣力模型,采用正交试验法、平均铣削力法及偏最小二乘法得到随切削参数变化的动态切削力系数模型。对模型系数标准化分析得到影响切削力系数tK、rK和aK大小的最主要因素分别为进给量、径向切宽和进给量。基于动态切削力系数对插铣加工过程切削力及稳定性进行了研究,使用恒定切削力系数、动态切削力系数分别得到切削力仿真与稳定性边界,验证试验结果表明动态切削力系数的仿真精度更高,结果为冲击式水轮机水斗插铣加工工艺优化和刀具设计提供理论支持。     

钛合金型面侧壁铣削力建模与仿真

钛合金型面件侧壁的铣削一般采用整体硬质合金立铣刀进行加工,因切削力的影响,加工过程较难控制且会产生零件变形,对铣削力进行建模和预测是控制加工变形的有效措施。通过圆柱螺旋立铣刀微元切削力矢量求和及合成,建立了整体立铣刀侧面铣削过程中的瞬态切削力预测模型;采用不同进给速度条件下的铣削力辨识试验,并对平均切削力试验数据进行数值线性拟合,获得了钛合金侧面铣削试验圆柱螺旋立铣刀的剪切力和犁耕力系数。计算了不同切削参数下的四刃整体硬质合金立铣刀的瞬时切削力,并结合钛合金侧面铣削试验验证了所建立的仿真模型的有效性。这为钛合金结构件侧面铣削加工工艺参数的制定和优化选择提供了理论指导依据。     

钛合金TC11插铣铣削力建模与分析

以钛合金加工为例,通过对钛合金插铣铣削力的实验测量,利用统计分析软件SPSS进行回归分析,对插铣过程中铣削力随切削参数的变化规律进行了系统研究,并根据正交实验给出了钛合金的切削力经验公式,对于加工该种材料时切削参数的优选具有一定的实际意义.     

异种材料微尺度铣削力试验与对比分析

在传统切削研究中,工件材料通常是均匀和各向同性的,但当切削过程从宏观尺度变化到介、微观尺度时,微铣削加工中起主要作用的因素与宏观铣削加工相比有很大不同。因此,微细铣削的研究必须考虑工件材料的影响。本文从理论上对螺旋微立铣刀受到的铣削力机理进行了分析,采用试验方法对微铣削不同工件材料时的微铣削力进行对比研究。在微铣削加工中,切削力随着微刀刃切入角度的变化而变化,其中微切削力的计算采用平均力。试验考虑主轴转速n、进给速度Vf、轴向切深ap以及不同工件材料对微切削力的影响,工件材料选择铝合金5083-O和6082-T6、钛合金Ti6Al4V、45钢、不锈钢304、工具钢SKH-9。试验结果表明:微铣削加工过程中的微切削力受铣削参数和加工材料影响,其中硬度、塑性越大的材料,切削力越大,材料的导热率越小,其微切削力越小。     

圆柱平底螺旋立铣刀动态切削力仿真与应用

采用瞬时刚性力模型进行平底螺旋立铣刀动态切削力建模,推导出铣削切削力系数辨识公式。在卧式加工中心HMC63上进行7075铝合金全齿铣削切削力测试试验,辨识出切削力系数,并利用MATLAB进行切削力数值仿真。对试验结果和仿真结果进行对比,结果表明切削力建模是有效的,能够较准确地预测铣削力,进行切削力的预测和监测,用于工件加工变形控制。同时切削力系数可以进一步进行切削稳定性分析,提高航空结构件的加工精度和效率。     

平头铣刀圆形铣削的切削力预测

针对平头铣刀的圆形铣削,提出一种适用于圆形铣削的切削力预测方法。建立铣刀与工件交点的数学模型,求解工件与铣刀的时变交点进而计算铣削过程中不断变化的切入角与切出角。同时分析了铣刀轨迹曲率效应对瞬时切削厚度的影响。通过槽铣试验来确定切削力系数。基于微分思想,将圆形铣削过程中的瞬时切削厚度运用到切削力模型中计算微元切削力,然后通过积分法获得切削力值。数值仿真与圆形铣削试验结果表明,预测的铣削力和试验结果在幅值和变化趋势上都吻合良好,从而验证了该切削力预测方法的有效性。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

高速铣削铝合金切削力测定与分析

简述了切削力对加工过程的影响和切削力在理论上计算的基本关系；进行高速铣削试验测定了铣削力；且依据铣削初始阶段切削力的变化，推测加工过程中是否存在积屑瘤，并就此验证铣削方式(顺铣或逆铣)的合理性；分析了切削力随切削速度变化的趋势。     

高速铣削过程铣削力建模及析因试验分析

根据铣削过程和铣刀的几何模型,建立铣削力的瞬时表达式和平均切削力公式,给出基于响应曲面法的切削力系数的二次多项式。综合应用析因试验设计和统计分析理论,计算切削力系数的回归系数模型并分析了切削参数对切削力系数的影响规律。     

基于惯性修正的铣削力系数辨识

切削力是加工过程中的重要物理现象之一,准确、容易获得的切削力数据对切削过程的理论和实验研究都很有帮助.为获得准确的铣削力系数,提出了基于惯性修正的力补偿方法,消除了测力仪及工件在加工过程中的惯性影响.并通过试验.测定了两种刀具加工2A12铝合金时的铣削力系数,为准确测定切削力以及进行加工过程的稳定性预测奠定了良好基础.     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

基于铣削力精确建模的工件表面让刀误差预测分析

航空航天制造业结构件的高速铣削加工中,在切削力作用下由整体铣削刀具挠度变形所引起的工件表面让刀误差,严重制约零件的加工精度和效率。针对这一问题,通过建立铣削力精确预测模型,结合刀具刚度特点,对工件让刀误差进行预测分析。将切削速度和刀具前角对切削力的影响规律引入二维直角单位切削力预测模型,并通过试验进行相关系数标定。借助等效前角将直角切削力预测系数应用到斜角切削力的预测,通过矢量叠加构建整体刀具三维切削力模型。分析刀具挠度变形对铣削层厚度及铣削接触中心角范围影响规律。基于离散化的刀具模型和切削力模型,建立铣削载荷条件下刀具等效直径悬臂梁模型弯曲变形计算方法。构建以刀具变形对铣削过程影响作用规律为反馈的刚性工件表面让刀误差及切削力柔性预测模型,通过整体铣刀铣削试验验证所建立理论模型的预测精度。     

航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究

根据实际微细铣削加工方法,采用DEFORM软件建立螺旋立铣刀铣削加工分析模型,利用该模型分析硬质合金刀具铣削加工航空用钛合金Ti6Al4V过程中的铣削力变化,在相同条件下进行铣削加工试验。试验结果表明:随着铣削的进行,刀具与切屑逐步接触,各个铣削方向切削力逐渐增加;随着铣削的进行,切削厚度逐渐减小、铣削温度升高、工件材料力学性能和铣削力开始降低;铣削深度、单齿进给量及铣削速度对铣削力均有不同程度的影响,其中单齿进给量影响最大。     

高速铣削高锰钢的铣削力模拟与试验研究

基于正交自由切削的切削力解析法原理,采用大变形有限元法及热弹塑性本构方程建立了高速铣削加工的有限元模型,对难加工材料高锰钢ZGMn13进行了高速铣削加工过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程及探讨铣削力的分布.并结合大量的铣削试验,分析了高速铣削高锰钢过程中铣削力受切削参数的影响及其变化规律.仿真结果与试验数据吻合,验证了所建立的有限元模型的正确性,可对铣削力随进给速度的变化规律进行有效地预测.     

微铣削芳纶纤维增强复合材料切削力信号特征试验研究

现阶段对芳纶纤维增强复合材料(Aramid fiber reinforced composite AFRP)的研究多集中于表面缺陷抑制方法的研究，而对表面创成机理系统性研究的却很少。基于此，试验研究了AFRP在微细铣削中切削力的变化趋势及其作用机理，总结了切削力宏观变化规律，并分析了微铣削力信号波形与AFRP结构特性之间的对应关系，得出了不同切削工艺参数下微铣削力的变化趋势，发现了铣削过程中出现的切削力峰谷异向交替变化规律；在切削力的微观分析中，发现了微细铣削中的主齿切削现象，并分析了该现象对切削力以及表面形貌的影响。试验研究表明：由于AFRP纤维层的编织形态和各向异性，铣削力波形宏观上表现出周期性的波动，三种切削状态参数充分表征了切削力的变化状态，包括峰谷异向交替变化规律、主齿切削现象等；主齿切削现象易导致切削力负荷过大，刀具磨损大，加工质量差，应尽量使切削状态更加平稳。该试验研究对AFRP微细铣削过程中毛刺等缺陷抑制、去除以及表面质量提升方法的进一步研究有一定指导意义。     

基于铣削力仿真样本和降维分类算法的刀具状态监测方法

针对铣削加工过程中刀具磨损造成的主切削力增大现象,提出一种基于计算仿真、降维和分类模型的铣削力判断方法。该方法基于瞬时切厚推导铣削力计算公式,模拟铣削加工过程的时域切削力。依据刀具磨损和切削力增大的关系,生成模拟样本。对生成的样本进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和核支持向量机(kernel-based Support Vector Machine,k SVM)分类训练。试验表明,该方法对铣削力样本具有很强的辨认能力,成本较低,可以应用到刀具磨损判断领域。     

碳纤维增强复合材料铣削过程中切削力系数的建模

基于瞬时刚性力模型,对平纹编织碳纤维增强复合材料(C FR P)铣削加工中的切削力系数进行试验研究,运用偏最小二乘回归方法(PLS)建立切削力系数预测模型。结果表明:该方法具有一定可行性,适用于不同工况条件下方便、快速地获得切削力系数预测模型,且基于此模型所获得的铣削力能较好地反映实际铣削力的变化规律,能较准确、有效地预测铣削力的最大均值,为平纹编织碳纤维增强复合材料(C FR P)在实际加工中切削力的预测与控制提供参考。     

NAK80模具钢铣削加工过程中切削力系数识别

在铣削加工过程中,切削力系数会影响加工表面质量和切削参数的选择。为了得到NAK80模具钢铣削加工切削力系数,建立了适应多种工况下的铣削力系数经验模型,通过正交铣削实验分析了立铣NAK80模具钢时各切削参数对三向铣削力系数的影响规律,并采用偏最小二乘法对铣削力系数的二次多项式经验模型进行识别。利用已建立的切削力模型和得到的铣削力系数对一组切削参数下的铣削力进行仿真分析,得出结果与实际实验对比吻合,验证铣削力模型的正确性。     

脆性材料微铣削理论及微铣削力模型研究

从脆性材料塑性域铣削机理和特点出发,建立了微径球头铣刀几何模型,改进了瞬时切厚模型,利用合理的切削力微元模型建立了脆性材料铣削瞬时的铣削力解析模型;以石英玻璃为工件材料,基于改进的实验平台进行球头铣刀微铣削试验,并获取了铣削力实验数据,回归出了所建模型中的切削力系数。利用试验对模型进行验证分析,结果表明所建模型具有良好的适用性。     

陶瓷基复合材料铣削力优化及刀具磨损研究

SiCf/SiC陶瓷基复合材料具有硬度高和耐磨损等特点,在切削加工时存在切削力大和刀具磨损严重等问题.采用正交试验法对SiCf/SiC陶瓷基复合材料开展了铣削试验,使用极差法对铣削力进行分析,通过分析铣削加工参数对铣削力的影响规律,得出铣削深度对铣削力的影响最大.同时,分析铣削深度对刀具磨损的影响结果表明,随着铣削深度...