高速铣削切削参数的模糊正交优化方法

为研究高速铣削加工中既有较高材料去除率、又有较长刀具磨损寿命的切削参数优化方法,通过正交试验,获得了不同切削用量下的刀具磨损寿命数据,并用模糊数学方法建立了刀具磨损寿命和材料去除率的隶属函数,计算了模糊综合评价隶属度.通过基于模糊综合评价直观分析与基于模糊综合评价最大隶属度分析的切削参数优化对比,证明切削参数的模糊正交优化方法是可行的.     

基于模糊聚类的数控车削加工刀具磨损检测研究

将模糊聚类分析原理应用于数控车削加工刀具磨损检测,对数控车削加工刀具磨损的各阶段力信号和振动信号进行采集,通过小波滤波及功率谱的谱分析,找到车削加工过程中刀具磨损的典型参数变化。通过提取信号特征值进行模糊聚类,实现了数控车削加工刀具磨损的状态识别。     

基于多特征量的刀具磨损模糊判决研究

利用信号处理技术分析AE、Ac及切削力信号特征参数随刀具磨损的变化规律,并将这些特征参数组成反映刀具磨损状态的特征矢量。论文提出基于模糊理论的刀具磨损状态识别方法。试验证明,该方法能有效地判断刀具状态,比常用的利用神经网络进行磨损状态分析的方法更具有理论直观性与操作的时效性。     

基于时序分析与模糊聚类的铣削刀具磨损状态识别

对XKA714数控铣床采集的刀具运行状态振动信号进行计算、检验、分析样本自相关函数和样本偏相关函数的截尾性、拖尾性和周期性以及模型参数估计等时间序列相关分析,可判断动态数据序列适于AR(p)(autoregression)模型.以阶数p取12的模型参数作为特征向量提取,并采用模糊聚类分析方法确定刀具运行状态特征向量样本的亲疏关系,实现对铣削刀具的初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段运行状态的识别.研究结果表明,基于时间序列分析与模糊聚类分析相结合的识别方法可以用于刀具磨损运行状态识别.     

基于红外热像分析的刀具磨损及失效诊断

为了实现切削加工过程中刀具磨损程度及失效状态的精确监测与诊断,采用红外热像仪测试、提取刀具加工过程中的红外特征,分析刀具不同磨损程度状态下的温度场及闪温特征,建立刀具磨损及失效的红外信号特征数据库,基于最小模糊度的隶属度函数优化模型诊断刀具磨损及失效状态。实验结果表明,刀具识别误差较小,表明此方法可以实现对刀具磨损及失效状态的实时、精确诊断,对提高机床的工作效率及加工精度具有重要意义。     

基于模糊小波极限学习机的刀具磨损状态识别

刀具磨损作为机械加工过程中的常见现象,直接导致了切削力增加、工件表面粗糙度恶化以及尺寸超差等不良后果,极大地影响加工效率.采集加工过程中切削力、振动及声发射信号,利用线性回归法对信号进行特征提取及降维;采用不同刀具的磨损数据训练模糊小波极限学习机(FWELM),降低加工过程的不确定性对识别模型的影响,并解决加工系统的信息模糊造成的建模困难问题,提升刀具磨损识别模型的泛化能力.利用标准刀具磨损数据集测试结果证明,基于FWELM构建的刀具磨损状态识别模型识别的每个刀具磨损阶段的准确率及总体识别准确率皆高于极限学习机构建的识别模型.     

基于分层图像采集和三维重建的刀具磨损检测方法

提出一种基于分层图像采集和三维重建的刀具磨损检测方法,对刀具的磨损区域通过显微镜和摄像机进行分层拍摄采集图像,根据图像的清晰部分和模糊部分的判断对刀具磨损区域点的高度进行判断,清晰部分和模糊部分的判断采用各层图对应区域的像素的亮度方差进行相互比较的方式进行判断,对于各层图像不连续的部分采用高斯插值法进行插值,最终用Matlab对得到的数据进行三维重建,从而得到了磨损区域的三维形貌图,通过实验得到了车刀的磨损程度与切削时间的关系。该方法突破了传统的图像处理方法而只能得到刀具磨损二维图的局限性,将基于图像处理的刀具磨损检测拓展到三维,从而更为精确、具体地得到了刀具的磨损量。结果证明该方法简单,检测效率高,为提高机械加工质量进一步提供了保障。     

基于动态树理论的刀具磨损监测技术

提出了基于动态树理论的刀具磨损监测方法,通过相关系数法提取传感器信号与刀具磨损最相关的几组特征,并采用具有局部记忆的B样条模糊神经网络建立刀具磨损量与声发射信号、切削力信号和振动信号特征之间的非线性映射关系,构造了任意加工条件下的刀具磨损监测系统,刀具磨损的识别结果由集成神经网络输出。试验结果表明,基于此方法构建的刀具磨损监测系统具有精度高、可靠度强、增殖性好和在线识别速度快等优点,值得工业推广。     

陶瓷刀具的磨损寿命可靠性

在连续切削的条件下，Ａｌ２Ｏ３基陶瓷刀具的失效形式是以磨粒磨损为主的磨损失效，其磨损寿命服从对数正态分布。提出了利用 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法同切削试验相结合的方法计算Ａｌ２Ｏ３基陶瓷刀具磨损寿命的经典可靠度与模糊可靠度。结果表明刀具材料的断裂韧度对两种可靠度的影响都较为明显，因而可以利用断裂韧度来估算磨损寿命可靠度。模糊可靠度的计算结果更为合理。     

数控铣刀损坏状态评估与更换策略研究

数控铣刀由刀柄及刀具组成,通过对刀柄与刀具损坏状态数据的跟踪记录与分析,结合UG NX有限元技术,建立刀柄与刀具的损坏状态模式。根据分析认为刀柄损坏概率服从泊松分布,刀具的磨损状态可用MATLAB辅助模糊系统设计的方法,用模糊C聚类算法进行评估。根据评估结果,可分别求出备用刀柄数及刀具更换的判据。     

铁基粉末冶金材料的高速干切削试验研究

用陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的干切削对比试验,研究了切削速度、切削深度以及进给速度与刀具耐用度和加工表面粗糙度的关系,分析了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明所选用陶瓷刀具的切削性能明显优于涂层刀具和硬质合金刀具;陶瓷刀具前刀面主要磨损形式为月牙洼磨损与剥落,后刀面的主要磨损原因为磨粒磨损;认为陶瓷刀具更适合用于粉末冶金零件的切削加工。     

Al2O3基纳米复合陶瓷刀具切削不锈钢的实验研究

实验研究了Al2O3基纳米复合陶瓷刀具ASs与LTN连续干切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能。结果表明,在相对较高的切削速度下,两种刀具表现出较好的切削性能,其中ASs刀具的主要磨损机制是粘结磨损和微崩刃,而LTN刀具则主要是粘着剥落;在相对低速下切削时,两种刀具都发生粘结破损失效。     

陶瓷刀具和PCBN刀具磨损形态的研究

对陶瓷刀具(CC650)和PCBN刀具(CB20)精车淬硬GCr15轴承钢时的刀具磨损形态及性能进行了对比试验；结合扫描电镜对刀具的磨损形态作观察；分析了刀具磨损特征及磨损机理。结果表明：刀具损坏的形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃及破损等；陶瓷刀具和PCBN刀具的前后刀面磨损形态不同于典型的磨损形态，陶瓷刀具主后刀面的磨损量要比PCBN刀具的磨损量小。但两种刀具均适合于淬硬钢的精加工工序。     

模糊模式识别在铣刀磨损监测中的应用

本研究通过分析铣刀渐进磨损过程的特点,从切削力、主轴端振动位移、主轴端振动加速度和主轴电机功率等信号中提取了8个反映刀具磨损状态的特征参数,提出用模糊模式识别多传感器信息融合技术监测铣刀后刀面磨损带宽度。在立式加工中心上的实验表明,模糊模式识别多传感器信息融合技术能够满足铣刀磨损监测要求,具有较强的有效性和工程实用性。     

PCD刀具连续切削花岗岩的性能研究

用三种不同晶粒尺寸的自制PCD刀具,在三种切削速度下进行了花岗岩的湿式连续切削试验。对刀具前、后刀面的显微形貌特征进行了观测,分析了刀具失效机理,比较了不同晶粒尺寸及不同切削条件下刀具的切削寿命。对刀具后刀面磨损的测量结果表明,在三种切削速度下,粗颗粒PCD刀具显示出更长的刀具寿命;随着切削速度的增加,三种刀具的寿命都有所下降。SEM二次电子图像显示,PCD010和PCD005刀具的磨损机制为硬质点的机械磨损,而晶粒较粗的PCD030刀具的主要磨损机制为机械磨损,同时伴有穿晶磨损。     

PCD和硬质合金刀具车削钛基复合材料时刀具磨损特征研究

以原位生成晶须和颗粒混合增强钛基复合材料为车削对象,在切削速度为60~120m/min的条件下,对聚晶金刚石（PCD）和硬质合金刀具开展了车削性能试验研究。研究表明,PCD刀具的切削力为硬质合金刀具的77%～88%,其切削温度为硬质合金刀具的65%～82%。无论是高速切削,还是低速切削,PCD刀具都经历初期剧烈磨损而后稳定磨损的过程,而硬质合金刀具仅有急剧磨损的过程。刀具磨损特征方面,PCD刀具主要发生磨粒磨损和黏结磨损,硬质合金刀具主要发生月牙洼磨损、黏结磨损和扩散磨损。     

Tool Wear in Ultra-Precision Diamond Cutting of Non-Ferrous Metals with a Round-Nose Tool

Tool wear causes the loss of the original profile accuracy of the cutting edge and degrades the form accuracy of machined surfaces. The purpose of this research is to clarify the tool-wear mechanism and its effect on machining accuracy in ultra-precision diamond cutting with a round-nose tool. Controlled cutting tests of Al 6061 were performed on a two-axis, ultra-precision turning machine. Single-crystal diamond tools were used in the experiment. The tool-wear pattern was studied based on the observation of the wear zone using a scanning electron microscope. The topographic characteristics of the chips were examined and the effect of the micro-cutting geometry on the tool wear was investigated theoretically and experimentally. The mutual effects of crystallographic dependence of wear resistance of diamonds and the change in the cutting velocity during machining are believed to be the main reasons causing uneven wear along the cutting edge. Measures for reducing the effect of tool wear are also discussed.     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

Wear Mechanism of Cemented Carbide Tool in High Speed Milling of Stainless Steel

Adhesion of cutting tool and chip often occurs when machining stainless steels with cemented carbide tools. Wear mechanism of cemented carbide tool in high speed milling of stainless steel 0Cr13Ni4 Mo was studied in this work. Machining tests on high speed milling of 0Cr13Ni4 Mo with a cemented carbide tool are conducted. The cutting force and cutting temperature are measured. The wear pattern is recorded and analyzed by high?speed camera, scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive X?ray spectroscopy(EDS). It is found that adhesive wear was the dominant wear pattern causing tool failure. The process and microcosmic mechanism of the tool's adhesive wear are analyzed and discussed based on the experimental results. It is shown that adhesive wear of the tool occurs due to the wear of coating, the a nity of elements Fe and Co, and the grinding of workpiece materials to the tool material. The process of adhesive wear includes both microcosmic elements di usion and macroscopic cyclic process of adhe?sion, tearing and fracture.