不同槽型铣刀片铣削过程振动分析

机械加工中工艺系统的振动破坏了零件的加工精度。刀具与工件之间的冲击力是引起振动的主要原因之一。通过对带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片与平前刀面铣刀片铣削力和铣削振动的对比试验、铣削力的有限元数值模拟,表明带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片铣削力小,铣削过程中引起工艺系统的振动较平稳。可以断言,优化刀具的结构与几何参数可有效地减小铣削过程的振动现象。     

硬质合金倒角铣刀的设计与优化

针对大型电站设备制造中难加工材料及复杂零件加工过程中刀具破损严重的问题，设计了双层齿铣刀、直齿铣刀和斜齿铣刀三种刃形的倒角铣刀，并利用l-deas软件进行了三维实体造型，采用三种齿形铣刀进行了铣削试验研究。在大量实验数据的基础上，对三种齿形铣刀在铣削力上进行了对比评判，优化出使用效果最佳的铣刀为双层齿倒     

基于DEFORM的锥齿轮加工刀具铣削过程研究

在锥齿轮加工过程中,铣刀经常发生磨损、崩刃、断裂等失效情况。为了改善刀具失效情况,延长刀具使用寿命,在刀具铣削锥齿轮三维模型基础上,利用有限元仿真软件DEFORM对刀具铣齿过程进行仿真。研究了刀具的铣削力、等效应力及工件与刀具的温度场变化情况。得出铣削加工的状态变量对实际生产中铣刀的失效情况分析及加工参数选择具有指导意义。     

立铣铣削加工参数和铣刀几何参数的计算机辅助设计

在立铣加工过程动态铣削力非线性数学模型的基础上 ,采用变步长数值积分算法和递推算法建立起动态立铣加工过程的计算机仿真模型。通过输入不同的立铣加工参数和铣刀的几何参数 ,在时域内利用计算机来仿真机床的铣削振动。以刀具—工件系统的相对振动位移振幅最小为目标 ,完成铣削加工参数和铣刀几何参数的设计。     

基于铣削力识别的铣削监测与铣刀故障诊断

为提高铣削过程监测与刀具故障诊断精度，通过测量铣床的频响函数和在铣削加工中的铣床振动加速度响应信号，用载荷识别的方法计算铣削力，分别得到了用4刀齿和2刀齿加工时横向铣削力的识别结果，所得到的铣削力曲线与加工工况吻合良好。以所识别铣削力为特征参量，用ART2神经网络进行了铣削过程监测与铣刀故障诊断，其结果比直接用振动响应信号进行监测与诊断更可靠，从而得到较好的监测诊断结论。     

高速铣刀差异化振动磨损形成机制及其控制方法

高速铣削过程中,受刀齿结构和误差的影响,铣刀多个刀齿的振动特性和与工件的动态接触关系有明显不同,由此导致的铣刀多齿振动磨损程度差异性明显,铣刀整体使用寿命下降已成为高速铣削加工亟待解决的问题。本文进行了高效铣削加工实验,提取铣刀振动时域/频域特征参数以及刀齿磨损宽度,采用改进的灰色关联法对铣刀振动特性与铣刀磨损的关联性进行分析。构建铣刀振动条件下刀齿—工件接触关系模型,揭示铣刀多齿切削振动差异化磨损特性及其形成条件,提出铣刀振动磨损的控制方法。结果表明,采用所提出的控制方法能够正确识别铣刀多齿振动磨损的影响因素,并对铣刀多个刀齿的差异化磨损实现有效控制。     

瞬时铣削力数学模型及验证

在实际铣削加工中,由于铣削的断续性以及铣刀的多齿性,使得铣削力呈动态变化,动态变化的铣削力是造成工艺系统振动和工件变形的主要因素,因此建立准确的动态铣削力预测模型,是研究铣削加工工艺参数优化、铣刀结构参数优化和加工表面形貌预测的基础,并且对指导实际加工生产具有重要的意义。以微元铣削力为基础,通过计算某一时刻参与铣削的切削刃长度构造瞬时铣削力数学模型,并且结合试验验证了此模型的有效性,此模型为优化铣削加工提供了理论依据。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中，刀具载荷变化大，瞬态铣削力有突变现象，影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力，首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程，得到瞬时未变形切屑厚度模型；然后,基于铣削微元的思想，建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型，该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响；最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明，预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性，在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内，验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

铣削加工每齿进给量的决定因素研究及验证

研究了面铣刀的主偏角对切屑厚度和每齿进给量的影响,铣削中每齿进给量的决定因素,切削宽度与刀具直径的比值对切屑厚度的影响等问题进行理论分析,同时结合变速箱壳体铣削加工过程进行验证,解决了合理选择铣刀及切削参数以提升加工效率的问题。     

微细铣削氧化锆陶瓷铣削力特征分析

针对硬态氧化锆陶瓷的微细精密加工问题,采用金刚石涂层微铣刀进行了微细铣削试验。介绍了微细铣削陶瓷材料时加工区的几何特征,分析了可能产生单齿铣削的原因。通过测力仪记录了铣削力信号,对特征力信号进行了描述和分析,研究了铣削参数以及刀具磨损对铣削力大小的影响。结果表明,微细铣削陶瓷材料时,由于每齿进给量非常小,故铣削过程易产生单齿铣削现象;铣削力轴向分量Fz的值最大,随着每齿进给量的增大,Fz呈明显上升趋势;随铣削路程的增加,刀具磨损加剧,铣削力也随之增大,受刀具磨损影响产生一定波动,特别是Fz,其增加幅度明显大于Fx和Fy的增加幅度。     

面齿轮高速铣削数控加工方法研究

以数控铣床高速铣削面齿轮为研究对象,根据微分几何原理和齿轮啮合原理,建立了直齿面齿轮的数学模型。基于插铣刀对虚拟仿形概念的面齿轮加工方法,进行了高速铣削加工过程中啮合点刀位的计算;通过刀具主轴进给范围和摆角范围的计算,使用UG后置处理得到刀具轨迹和程序;借助VERICUT软件进行面齿轮高速铣削加工仿真,并进行面齿轮高速铣削试验与检测,得到理想齿面与实测齿面的最大误差为0. 712μm,表明提出的面齿轮高速铣削加工方法的可行性。     

硬质合金平头铣刀铣削力系数的试验研究

为分析硬质合金平头铣刀的铣削力系数与各工艺参数的关系,选取不同每齿进给量、轴向切深、径向切深等工艺参数组合进行正交试验。采用二次回归方程方法拟合出切向铣削力系数函数和径向铣削力系数函数,并验证了铣削力系数函数的可靠性。通过试验研究,确认轴向切深和每齿进给量对硬质合金平头铣刀铣削力系数影响较大。     

基于力-热耦合的三面刃铣刀三维铣削仿真分析

三面刃铣刀是一种广泛用于铣削金属、非金属以及难加工材料的沟槽面和台阶面的标准刀具。本文采用三维拟实的三面刃铣刀模拟铣削加工过程,得出铣刀应力与其工艺参数的关系,以此分析铣刀的破损。首先,考虑到铣削过程中温度场对刀具破损的重要影响,建立并实现了基于瞬态温度-位移耦合的综合力-热应力分析,实现对铣刀刀刃易破损部位的预测。再通过多次仿真试验,得到了刀尖切出应力随铣削参数的变化趋势,并据此给出提高铣刀寿命的建议。最后通过不同切削参数组合下工件表面变形量的有限元预测值与试验对照,验证了模型的真实可靠性。     

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。     

基于正交切削模型的铣削加工有限元仿真

以铲齿成形铣刀的使用寿命为优化目标,对刀具的几何角度、切削用量进行模拟研究。建立正交铣削加工模型来模拟仿真铣削过程,并对切削加工过程中所得到的一些基本物理量进行分析和讨论。从理论深度上把握切削加工的状态,为建立合适的加工工艺策略提供理论和技术上的支持。     

基于傅立叶级数的立铣刀铣削力模型

立铣刀加工应用广泛,铣削力模型是加工过程监控与优化的基础。分析了立铣刀铣削的过程,确定了铣削过程中各个几何量之间的关系。分析了铣削的机制,将铣削机制分为剪切效应与犁切效应,建立了铣削力的微分模型。对铣削力微分模型进行积分得到了刀具总铣削力,应用傅里叶级数变换了多刀齿周期性的总铣削力,从而以更简单的形式模拟了铣削力。最后采用实验回归了模型待定的切削系数,通过模型预测力与实验测量力的对比,误差在合理范围内,进而验证了模型。     

高速面铣加工的动态铣削力和刀具振动研究

基于力学式切削力预测方法建立了面铣刀动态铣削模型,该模型充分考虑切削厚度、刀具前角和刀具后刀面磨损对铣削力的影响.在Matlab/Simulink环境下,进行了动态铣削力和刀具振动仿真及其频谱分析,并根据仿真结果对转速、齿数、刀具磨损量等影响因素进行了分析验证,该模型有利于揭示各切削参数对动态铣削力和刀具振动的影响规律,从而为实现切削加工参数优化提供理论支持.     

球头刀铣削残留高度精确计算

铣削残留高度是影响加工表面粗糙度的主要因素，是CAD／CAM中确定刀具以及其它切削参数的重要依据。在分析铣削加工过程中刀具刀刃实际扫成面的基础上，建立了实际刀刃扫成面的方程。通过求扫成面的交点，求出球头铣刀的铣削残留高度，消除了计算的原理误差，提高了计算精度。通过实例，分析比较了目前常用计算方法的误差和原因。     

基于刀具磨损映射关系的微细铣削力理论建模与试验研究

微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度。然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应的通用微细铣削力模型,研究了刀具跳动与刀具每齿磨损量之间的变化规律,提出了一种同时包括刀具跳动和刀具磨损效应的新型的微细铣削力模型。该模型中,根据刀具每齿磨损量与切削位置的几何关系,改进了瞬时切削厚度模型,基于不同切削刃所对应的受力情况,同时将刀具直径方向上磨损变化量与力模型系数相关联,从而来提高力模型的精确度。最后,通过不同铣削参数下的铣削试验,论证了所提出模型的准确性和有效性。利用所提出的模型,可以通过监测铣削力的大小来辨别刀具尺寸是否在可持续铣削的范围内,从而提高微铣削的加工精度和效率。     

超声振动精密铣削钛基复合材料试验研究

采用单因素法制定试验方案,对原位合成法制备的钛基复合材料用PCD铣刀在超声振动和普通铣削工况下进行高速铣削试验,通过铣削力、表面微观形貌及粗糙度、刀具磨损形态和机理研究该材料的加工特性.结果表明:超声振动铣削可以显著减小三向铣削力,原因是超声振动提高了系统的刚度.试验方案中存在着最佳铣削速度,在最佳铣削速度切削时会产生...