铣削加工表面位置误差的可靠性灵敏度分析

铣削加工表面位置误差对工件的加工精度起决定性作用,而在铣削过程中的切削参数是随机的,传统铣削加工位置误差预测方法忽略了随机因素的影响,容易产生较大的分析误差。首先建立铣削加工过程动态模型,而后采用全离散法获取铣削加工位置误差随主轴转速的变化规律,最后推导了一种基于Kriging拟合的蒙特卡罗分析方法,开展铣削加工过程可靠性和可靠性灵敏度分析。数值算例表明,所述方法具有较高的精度和效率,且可靠性和可靠性灵敏度分析结果对于评价铣削加工过程的可靠性以及铣削加工参数的灵敏度具有重要的指导意义。     

铣刀磨损对铣削稳定性及表面位置误差的影响

为了分析刀具正常磨损后铣削颤振稳定域和表面位置误差,对刀具不同磨损状态下的切削力系数进行辨识,基于全离散法研究刀具正常磨损后铣削颤振稳定域和表面位置误差特性。发现当刀具正常磨损后,铣削系统的稳态临界切深呈现上升的趋势;随着工件表面洛氏硬度的提高,铣削系统稳态临界切深逐步下降,刀具正常磨损后临界切深与后刀面无磨损临界切深的差别逐步变小;在稳定域的局部会出现表面位置误差增加的情况。试验表明,该理论模型可以有效优化刀具正常磨损后的加工参数。     

高速铣削稳定性与表面加工精度研究

考虑高速铣削过程中自激振动和强迫振动的影响。利用半离散估计技术和傅立叶展开理论研究了颤振稳定性极限和表面位置误差的关系。研究结果显示。稳定性好的区域处于系统共振区附近。加工表面误差较大,而稳定性好且加工精度高的区域位于共振区左侧。此区域可以通过表面位置误差图和稳定性极限图确定。研究结果通过铣削试验进行了验证。     

基于改进完全离散化法铣削系统稳定性研究

颤振是影响铣削质量和切削效率的重要因素之一。为提高铣削颤振预测精度,提出一种改进的完全离散化方法(U-FDM),基于二阶Lagrange多项式对刀具—工件铣削动力学系统时滞微分方程的延迟项和状态项进行数值迭代,根据Floquet原理构建出了高精度的颤振稳定域叶瓣图。单自由度特征值收敛特性分析表明,当离散化间隔数大于50时,二阶完全离散化方法(2-FDM)与一阶完全离散化方法(1-FDM)的收敛速度基本相同,U-FDM收敛特性最优;经叶瓣图对比分析可知,改进的完全离散化方法具有较高的拟合精度,计算效率相比半离散方法(SDM)单自由度和两自由度分别提升了70.6%和64.9%。通过试验获取铣削加工响应信号进行时域、频域和同步采样分析,结果表明所提铣削动力学模型和U-FDM算法是有效的,为叶瓣图指导实际加工奠定了基础。     

微细铣削表面形貌形成分析

基于最小切削厚度的概念,提出了微细铣削过程槽底表面几何形貌仿真模型。通过微细铣削表面形貌的仿真和表面粗糙度Ra值的计算以及微细铣削实验,对微细铣削表面粗糙度随着每齿进给量变化的规律进行了分析和描述。     

基于MATLAB的高速铣削加工再生型颤振的建模与仿真

针对国内高速铣削加工工艺参数选择存在的问题,基于动态铣削力建模和颤振稳定域分析计算,以MATLAB为开发工具,得到了铣削加工再生型颤振仿真算法.通过模态锤击实验获得频响函数,利用Visio Basic软件设计了圆柱立铣刀动力学仿真系统,对整个加工系统的颤振稳定域图形进行仿真,为铣削加工切削参数选择和优化提供了理论依据.实验验证了该仿真算法的有效性和准确性,并在实际应用中取得了良好的效果.     

微细铣削硬铝时切削用量对表面粗糙度的影响

利用自研的三轴微小型立式数控铣床和微径立铣刀(直径小于1mm),通过双因素及中心复合实验设计的方法,分析微细铣削硬铝LY12过程中的铣削参数(包括每齿进给量、轴向切深、主轴转速、刀具直径以及刀具悬伸量)对工件表面粗糙度的影响,重点探讨了每齿进给量和轴向切深对表面粗糙度的交互影响,并建立了数学模型,为微细铣削工艺参数的选择和表面质量的控制提供了基本依据。     

基于铣削力/力矩模型的铣削表面几何误差模型

在端铣加工过程中 ,影响铣削表面的因素包括铣削力 /铣削扭矩、机床和工件的性质等等。通过研究这些因素 ,基于铣削力 /铣削扭矩和瞬时未变形切屑厚度的关系 ,建立了一个考虑了铣削力 /铣削扭矩的解析模型 ,用来预报在端铣情况下工件的表面几何误差。与数值模型相比 ,解析模型能够更好地来研究工艺参数和工件质量、产品设计、工艺规划和控制之间的关系。并且可以对铣削工艺的设计和优化提供帮助。一系列的试验验证了模型的有效性 ,并且通过仿真结果得到一些有用的结论     

基于MATLAB的铣削加工颤振稳定域仿真算法及实现

针对国内数控铣削加工工艺参数选择存在的问题,基于动态铣削力建模和颤振稳定域分析计算,以MATLAB为开发工具,实现了铣削加工颤振稳定域仿真算法.通过模态锤击实验获得的频响函数,仿真出了整个加工系统的颤振稳定域图形,为进行铣削加工切削参数选择和优化提供了理论依据.验证实验证实了仿真算法的有效性和准确性,仿真方法在工厂得到了实际应用并取得了良好的应用效果.     

微细铣削铝合金表面粗糙度的实验研究

利用直径为2 mm的立铣刀对铝合金进行铣槽实验,研究分析切削速度与每齿进给量交互作用对加工槽底表面粗糙度的影响.实验结果表明:每齿进给量小于4μm时,随着切削速度的提高表面粗糙度值呈先减小后增大的变化趋势;而每齿进给量大于6μm时,随切削速度的提高表面粗糙度值先增大后减小.切削速度较低时,表面粗糙度值随每齿进给量的增大先减小后增大;但切削速度大于30 m/min时,随着每齿进给量的增大,表面粗糙度值呈现逐渐增大的趋势.     

自由曲面铣削误差预测

在航空航天工业等行业中,对于复杂薄壁曲面零件,极易产生由工件变形引起的加工误差,这直接影响了零件的加工精度及表面质量。本文研究了薄壁叶片型面精加工切削过程中工件变形对加工精度的影响:首先利用正交试验求出球头铣刀的铣削力公式,进而结合有限元方法,编写柔性切削变形迭代算法,计算出薄壁叶片的最终变形量,并分析了叶片的变形规律,这对提高叶片加工精度具有重要的实际应用价值。     

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。     

铣削加工表面形貌预测方法研究

在考虑了刀具和工件在切削力作用下的振动、刀具的安装误差和工件的装夹误差对刀具相对工件位姿的影响下,通过加工几何运动学建立刀刃点在加工特征点活动标架下的数学模型。根据局部活动标架特征,将铣削表面残高求解问题转化为求解非线性规划问题,通过求解非线性规划问题来预测铣削加工表面微观几何形貌及粗糙度,为合理选择工艺参数提供科学的依据。仿真试验和加工试验验证了所提出的方法的正确性和有效性。     

切削加工表面粗糙度组合预测模型研究

加工过程产生的粗糙度数据序列会包含多种特征,而单一的预测模型不能同时捕捉多种数据特征,难以提高预测精度。因此,从加工过程中粗糙度数据特征的复杂性出发,提出了一种基于支持向量机(SVM)和BP神经网络算法(BP)的组合预测模型,来同时捕捉数据的线性特征和非线性特征;在组合预测过程中为充分发挥两种预测算法的最佳性能,采用粒子群优化算法(PSO)对支持向量机的参数和BP神经网络中的权值进行优化。通过蠕墨铸铁的铣削实验,实现不同切削用量下的表面粗糙度精准预测,并与PSO-SVM、PSO-BP算法以及切削加工表面粗糙度理论模型进行对比,验证了该组合模型的优越性。     

高速铣削工件表面粗糙度的预测

表面粗糙度是衡量工件表面质量的重要指标。采用正交试验方法,利用圆环面铣刀对模具钢NAK80进行了高速铣削试验,测量了不同工艺参数下的工件表面粗糙度。将试验结果与人工智能中的BP神经网络结合,建立了表面粗糙度预测模型,用于预测不同主轴转速、进给速度、切削深度、切削行距、刀具倾角时被加工工件的表面粗糙度,并通过MATLAB图形用户界面设计了表面粗糙度预测软件。结果表明,该预测模型及其封装后的软件可用于加工前工件表面粗糙度的预测。     

高速微尺度铣削分力的试验研究

针对微铣刀刃径非常小,在高速微铣削加工过程中很难判断其磨损状况以及对加工表面质量的影响的问题,在微铣削过程中测量微铣刀刀刃受到的微铣削力,研究微铣削力的特性和变化规律,以有效、间接地反映刀刃变化和工件加工表面质量。从理论角度对螺旋立铣刀受到的微铣削力机理进行了着重分析;借助已有的微铣削试验平台,选择典型工件试验材料并设计对应的试验方法进行试验;针对多种材料受到的微铣削分力进行了总结归纳和分析,获得了微铣刀刀刃受到的微铣削力的特征和变化规律。试验结果表明：随着微铣削参量的变化,微铣削力的变化规律与所加工材料的物理机械加工性能存在着密切的联系,而且微铣刀刃径及其每转进给量、轴向铣削深度、材料的晶粒大小都是尺寸效应产生的主要影响因素。     

微细加工铣床研制及其铣刀的力学特性分析

研制了一台由直线电机运动平台、高速空气静压电主轴和DMC-1842运动控制卡组成的三轴联动微细铣削机床.开发了可编辑和执行G代码程序的数控系统,并利用有限元法对微细铣刀的力学特性进行分析.通过模态与静力学分析,研究微细铣刀的固有频率和振型,探讨刀具的悬伸长度对加工过程中刀具振动的影响,以及微细铣刀的应力和变形特点.     

弯管内表面球头铣刀加工的铣削力预报

基于已经设计好的内置圆弧导轨弯管内表面专用加工装置,分析装置沿弯管引导线纵向进给,沿法向截面横向进给的加工原理以及内表面不同位置处形貌的凹凸不同,结合五轴加工中的刀具倾角改进了进给方向角模型,提出了一种适用于大长径比弯管内表面的铣削力建模方法,并采用MATLAB仿真计算了加工过程中的瞬时铣削力。选取与仿真加工同等工艺参数,在弯管内表面0°,90°,180°三个特殊位置处截取小块曲面进行了验证实验,实验测得的铣削力在极值和变化规律上都与预测得到的铣削力基本相符,铣削力极值误差在16%以内,证明了该铣削力模型的可靠性。该铣削力模型对弯管内表面专用加工装置的强度校核,结构优化,加工过程的工艺参数选择都有一定的指导意义。