基于神经网络的机床-工件系统热误差补偿技术研究

以机床-工件系统的热变形为研究对象,应用神经网络理论建立机床-工件系统的热误差模型,对热误差神经网络模型的关键输入参数进行了分析讨论,提出了该模型的误差补偿策略。以某型号大尺寸回转支承滚道数控车削加工为例,建立了热误差模型,对回转支承滚道加工实施热误差补偿,结果表明,机床-工件系统的热误差模型有较强的预测能力,提出的补偿方法有较好的补偿效果。     

车削加工物理仿真实现技术

提出误差集聚法 ,可建立多误差因素共同作用下的切削加工数学模型 ,使之纳入机床加工过程的几何与物理误差。提出车削加工切点法 ,可应用于其它类型机床的切削加工物理仿真。根据误差敏感方向 ,将三维误差简化为二维平面误差。在车削加工工件尺寸及形状皆连续动态变化时 ,应用有限元方法准确计算出工艺系统因弹性变形所引起的误差。给出的误差综合模型 ,既适合车削加工误差的分析与控制 ,也适合数控加工误差的实时补偿     

三维车削加工的Deform-3D有限元模拟

本文在建立车削三维有限元模型基础上,运用有限元法对车削低碳钢过程中切屑的变形系数、工件与刀具的温度分布、切削力进行了模拟,并对结果进行了分析讨论。该模拟的结果对部队的实际工作有重要的现实作用。     

零传动滚齿机热特性的试验研究

在零传动滚齿机中,工件主轴的径向热变形严重影响工件的齿向加工精度,而滚刀主轴的轴向和径向热变形对工件的齿距偏差和齿向偏差都产生很大的影响。从试验的角度研究工件主轴和滚刀主轴的热变形,最后根据试验提出从结构优化和热误差补偿两方面来研究机床热变形的控制技术。     

考虑磨削热变形的表面微观形貌建模与仿真

针对磨削热引起的工件热胀冷缩效应对磨削后的工件表面微观形貌的影响,提出一种考虑磨削热变形影响的磨削表面微观形貌建模方法。假设磨粒为正四面体建立砂轮形貌;根据磨削运动学原理,建立考虑磨削热变形效应的单颗磨粒三维切削轨迹,并结合砂轮形貌与单颗磨粒轨迹,建立磨削表面微观形貌预测模型,通过磨削实验对仿真结果进行验证,结果为该模型最小误差仅0.135%,最大误差为13.31%,验证了在磨削热变形效应影响下的仿真结果的准确性。     

自适应模糊系统在车削工件直径误差预测中的应用研究

根据车削过程中工件直径误差的特点,提出了用自适应模糊系统预测由弹性变形等因素引起的工件直径误差的思路,通过梯度下降算法训练M amdan i型模糊系统,以确定合理的系统参数。根据工件直径误差与切削深度、进给量等的关系,进行车削实验,得到训练数据和测试数据,用训练数据训练模糊系统,进而用测试数据进行测试,得到结果合理,从而验证了利用自适应模糊系统进行工件直径误差预测的可行性。和回归分析的预测值进行比较,比较结果显示了自适应模糊系统在车削工件直径误差预测方面的应用具有优势。     

车削过程中工件的振动力学建模与分析

针对车削过程中工件受轴向移动三维切削力的动态作用,建立车削轴的振动力学模型,其中考虑被加工轴的直径和质量变化的影响。用Matlab软件对振动模型的运动方程进行数值求解,得到在不同车削条件下直径和质量随时间变化的轴的振动响应。计算结果表明,车削加工中工件直径和质量变化对工件的振动响应影响较大,载荷移动速度影响工件的振动幅度,该模型更符合实际车削轴加工过程的情况。     

干切滚齿机热变形误差模型及其误差补偿技术研究

针对YDE3120CNC干切滚齿机床,运用热传导形成温度梯度原理、金属材料热膨胀原理、材料力学中梁的伸长和弯曲变形理论基础,分析了该机床热变形误差,并提出了一种滚刀与工件主轴相对位移热变形误差数学模型。在此基础上研制了一套用于干切滚齿机热变形误差补偿系统,利用该系统从间接和直接的角度测量出滚刀与工件主轴相对位移,然后进行热变形误差补偿实验。通过该实验,验证了该机床热变形误差数学模型的正确性及可靠性,为干切滚齿机床在线热变形误差检测及补偿打下了基础。     

高真感虚拟车削加工系统中工件模型的建立

提出对虚拟车削加工中工件物理信息处理的问题，使用扫描体方法实现了实时虚拟加工。同时提出了工件的形状误差和表面误差模型以及切屑生成模型。此方法实现了虚拟车削的高真感仿真，克服了以往的代码校验软件中无工件物理信息和工件的成品信息的缺陷，同时增强了软件的沉浸感。     

曲轴复合车削的工件变形分析

复合车削曲轴连杆颈时,曲轴在切削力的作用下会产生弹性变形,这会使切削加工后的曲轴连杆颈相位产生误差,如果误差过大,将会使工件报废.因此必须首先分析相位误差的特点,而后在此基础上进行补偿.为研究曲轴在复合车削加工时的变形,在受力分析的基础上.研究了切削力产生的加工误差变化规律,并用ANSYS计算了曲轴在加工过程中不同工况...     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削加工变形的仿真研究

通过建立Si Cp/Al复合材料薄壁件的三维有限元模型,运用ABAQUS有限元软件对其车削加工过程进行模拟分析,研究了切削速度、进给量和背吃刀量等切削参数对薄壁件加工变形的影响规律。结果表明,在工件端部对Si Cp/Al复合材料薄壁件进行切削时,最大径向变形和最大挠曲变形都发生在切削区域,并随着背吃刀量的增加而增大,随着进给量的增大而增大,随着切削速度的提高呈增大趋势。其中背吃刀量对Si Cp/Al复合材料薄壁件变形的影响最显著,切削速度影响较小。     

基于FANUC 31i的主轴热变形补偿方法

主轴高速旋转时,主轴轴承内外环高速摩擦产生大量热量,这些热量使主轴轴向和空间姿态发生变化,产生热伸长、热倾斜和热漂移等形变,这些形变又引起刀具与工件相对位置发生变化,导致工件加工精度变差。采用五点测量法对这些形变量进行测量,生成主轴温升与热变形的误差曲线,再根据误差曲线编制数控系统可执行的C语言热补偿程序或PMC热补偿程序,数控系统根据温差变化自动更新外部机械原点偏移量,纠正刀具与工件的相对位置偏差,可有效减小主轴热变形引起的误差,提高工件加工精度。     

高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法

薄壁盘由于材料刚性较差等原因难以确保零件加工精度，容易引起变形，对此，提出了高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法。分析零件加工过程中产生的变形因素，包括夹装方式、刀具性能参数、工件自身因素、机床定位精度不够以及温度控制不佳等；确立所有工序历史误差源集合，生成误差传递矩阵，构建变形误差源诊断模型；针对不同误差源，提出针对性控制方法，通过最小二乘多项式拟合算法计算让刀误差，并对其补偿；通过有限元分析法建立工件几何模型，设立刚度控制函数，弥补工件自身缺陷；针对机床定位精度和温度分别设计控制函数，实现零件加工变形的综合控制。实验结果表明，所提方法明显减少了零件加工变形现象，保证了切削力平稳，提高了零件质量。     

Fundamental modeling for oblique cutting by thermo-elastic-plastic FEM

In this paper, the finite deformation theory and updated Lagrangian formulation were used to describe the oblique cutting process. Either the tool geometrical location condition or the strain energy density constant was combined with the twin node processing method to act as the chip separation criterion. An equation of three-dimensional tool face geometrical limitation was first established to inspect and correct the relation between the chip node and the tool face. And, a three-dimensional finite-difference heat transfer equation was derived. Based on this approach, tool advancement was achieved in displacement increment step by step from the initial tool contact with the workpiece till the formation of steady cutting force. In this case, a large deformation thermo-elastic–plastic finite element model for oblique cutting was established. The mild steel was used as the workpiece, the tool was P20 and the cutting speed was 274.8 mm/s in this article. The chip deformation process and temperature effect on the strain energy density, chip flow angle, cutting force and specific cutting energy were studied first. Finally, the integrity on machined workpiece surface was explored from the variation of residual stresses and temperature distribution on it after cutting. During the chip deformation process, the chip flow angle obtained by this simulation result was approximately equal to the tool inclination angle, which confirmed with the geometrical requirement of Stabler’s criterion. Besides, the simulated specific cutting energy was compared with the experimental specific cutting energy value, the result of which was within acceptable range. It is obvious from the above findings that the model presented in this paper is consistent with the geometrical and mechanical requirements, which verifies the proposed model is acceptable.     

虚拟加工过程中快速模拟与分析技术研究

虚拟加工的主要任务是预测和改进被加工件的加工精度。提出了一种新的技术方法以实现虚拟加工的工件受力变形快速模拟。这种方法基于可扩充的典型薄壁元素与变形解析算法库，并辅以预置区域和最小壁厚等方法，把加工中工件可能产生较大受力变形而影响尺寸精度的加工位置作为分析的重点，将变形量简化估算与少量的有限元精确分析相结合，可以提高虚拟加工模拟速度，推进虚拟加工技术的实用化。     

虚拟加工中的加工误差分析与预测

分析了影响虚拟环境下复杂曲面产品数字化端铣加工误差产生的主要因素,综合考虑刀具和工件的柔度,同时考虑加工表面的变形敏感度,讨论面向虚拟制造的加工尺寸误差预测模型总体框架,提出了一个端铣加工过程表面加工尺寸误差预测模型。所给出的表面误差预测模型较全面地考虑了端铣加工过程,适于多种加工条件,能够反映端铣加工过程由切削力导致的系统变形对加工误差所造成的影响。最后给出了一个仿真实例。     

夹紧方案的数学建模及夹紧力的优化设计

夹紧变形有两大产生原因:由夹紧副变形导致的工件位置误差以及由夹紧力导致的工件变形。本文主要建立了夹紧副变形与工件位置误差的关系模型;并基于该模型,以最小工件位置误差为目标,实现了夹紧力的优化设计。     

铝合金2024-T4铣削温度的有限元仿真研究

基于有限元分析软件AdvantEdge建立反映金属切削温度的有限元模型,模拟研究铝合金2024-T4铣削加工过程中工件和刀具上的温度分布规律,以及铣削温度随着铣削速度和时间的变化趋势,为深入研究加工机理提供有益的参考数据。     

A stability analysis of regenerative chatter in turning process without using tailstock

A new approach to analyze the stability of cutting processes when considering the deformation of the workpiece is proposed in this article. In past studies, the workpiece was assumed to be rigid and no deformation was considered. In those studies, the stability of the cutting process was analyzed by merely the dynamic equation of tools. However, the workpiece does have deformation when there is external force exerting on it. Such deformation will change the chip thickness and have an effect on the critical chip thickness of stability. To describe the cutting in turning process, partial differential equations are used and a set of dynamic equations will be considered based on the interaction between the tool and the workpiece. After performing the Laplace transformation, stability can be analyzed based on the length, radius, natural frequency, deflection, aspect ratio and material stiffness of the workpieces. The effect of the critical chip width under different spindle speed will also be discussed in this article. By considering the deformation of the workpiece under different conditions, the results show that the critical chip width of the deformed case is always larger than the rigid body case.     

超精密飞切加工机床刀盘结构分析与优化

飞刀切削是一种重要的超精密加工手段,机床采用大刀盘可以飞切加工大口径平面元件,比之车削方式具有一定优势,但直径变大后,刀盘外侧在旋转时的加速度随之增大,并使刀盘产生变形,影响机床加工精度。文中通过有限元仿真,计算了某型机床上大刀盘在不同转速下的变形关系,以及这种变形对飞切加工表面的影响,并设计实验对仿真结果进行了验证。最终,针对大刀盘变形的影响原因,进行刀盘结构分析与优化,提出刀盘结构的改进方案,可以大幅度抑制刀盘变形,提高机床加工精度。