模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

摆线轮结构件高速铣削过程中铣削力的有限元仿真分析

为了分析高速铣削过程中摆线轮结构件的铣削力的变化规律,基于复杂的摆线轮轮廓,建立了高速铣削过程中该轮廓的铣削力有限元模型。该模型针对摆线轮齿廓加工的工艺特点:即硬度高、壁薄和轮廓复杂等,借助有限元软件DEFORM-3D,将高速铣削过程中的摆线轮齿廓分为3段,根据每一段的几何形状不同,结合材料性能、本构关系以及剪切断裂分离理论,建立不同切削方式的切削力仿真模型并进行仿真,仿真结果表明:摆线齿廓的铣削力呈现出周期性的变化规律,并且铣削合力随铣削速度的增加而减小,工件受到的径向力随进给量的增大而显著增大,切向铣削力受进给量的影响较小。该铣削力模型经试验验证,试验结果与仿真结果具有较好的一致性。     

基于DEFORM-3D有限元模拟的高速铣削刀具偏心跳动分离与辨识研究

利用DEFORM-3D三维有限元软件模拟高速铣削过程,分析铣削力与切削厚度间的线性关系,建立瞬时铣削力-瞬时切削厚度数学模型.通过一维搜索分离出刀具偏心跳动引起的铣削力并予以再次有限元模拟,完成刀具偏心跳动参数辨识,最终通过平头立铣刀加工AL6061-T6试验验证有限元模拟预测刀偏铣削力模型的正确性,为铣削力学分析与参...     

铝合金高速铣削机理三维仿真建模与分析

为了研究铝合金7050-T7451高速铣削机理,建立了能反应实际铣削状态的斜角切削有限元模型.该模型采用双刃螺旋立铣刀进行模拟,模拟过程考虑刀具的进给运动和旋转运动,工件材料模型通过高温拉伸实验与高速压缩实验得到,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和粘结摩擦区的修正库仑定律,切削温度模型等效为窄带热源.采用建立的有限元仿真模型模拟了铣削过程中的切屑成形状态,分析了应力、应变和温度分布情况以及铣削力值.研究结果表明,铝合金高速铣削加工形成连续带状切屑,最大应力发生在第一变形区,切屑形成时应变最大,最高温度出现在刀、屑接触部位,模拟得到的铣削力可以接受.     

石英玻璃微铣削加工的离散元模拟与试验分析

针对石英玻璃的微铣削过程,采用离散元模拟软件PFC3D建立真实的离散元模型,模拟裂纹的生成与扩展情况,得到铣削力曲线图以及铣削过程的较优加工工艺参数,并通过铣削力试验验证了石英玻璃三维离散元模型有效性及离散元法模拟石英玻璃切削过程的合理性。基于模型和试验一致,得出不同铣削参数下铣削力的变化规律。结果表明:铣削力随主轴转速的增加则先减小后增加再减小,随切削深度和进给速度的增加而增加,随刀具倾角的增加则先增加后减小。     

球头铣刀拐角加工铣削力预测研究

针对模具型腔内外拐角铣削过程,分析球头铣刀铣削直线、内拐角、外拐角的切削层变化规律,建立了基于加工特征的铣削力预测模型。利用UG绘图软件建立了球头铣刀及工件的三维几何模型,并通过DEFORM-3D仿真软件对Cr12MoV模具钢的高速铣削过程进行有限元仿真,预测了球头铣刀在铣削直线段、内拐角和外拐角的铣削力,以及内外拐角时工件曲率半径对铣削力的影响。利用三轴数控加工中心进行高速铣削实验,实验结果表明:实验所得到的铣削力与仿真结果具有很好的吻合度,证明了铣削力理论计算模型的正确性,从而验证了仿真预测的准确性和可靠性。     

铝合金高速铣削中切削温度动态变化规律的试验研究

切削温度与刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度密切相关。高速切削过程中切削温度随工件材料、所选刀具及切削用量的不同而呈现出与普通切削过程不同的变化规律。本文应用红外热像仪测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化规律进行试验研究 ,首次给出了铝合金高速铣削过程中存在的临界切削速度关键数据及切削温度随切削速度的变化规律 ,其结论有助于指导铝合金高速铣削加工、优化高速切削工艺及建立高速切削数据库。     

基于UG的立铣刀铣削力的有限元分析

为提高加工精度,对立铣刀的应力场进行了有限元分析。通过铣削力试验,对不同切削参数下立铣刀的铣削力进行动态采集,利用UG中的建模模块进行立铣刀实体建模,根据切削力实验结果给出了边界条件,在立铣刀有限元模型上进行加载,利用UG有限元分析模块,获得了立铣刀切削过程中切入、切出的瞬时应力场云图,显示了切削中铣刀片应力场的变化规律。     

SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究

运用有限元分析软件ABAQUS建立了三维斜角铣削模型,对SiCp/Al复合材料的的高速铣削过程进行模拟。首先分析了切削过程中SiCp/Al复合材料的应力、应变的分布规律,然后分析了不同等效切削厚度对切屑形状和温度场的影响,最后分析了切削参数对切削力的影响规律。铣削过程的有限元模拟为SiCp/Al复合材料高速铣削加工的工艺参数优化、刀具参数的合理选择提供了参考。     

基于铣削均匀性的切削参数优化

分析了高速铣削加工切屑形成过程中刀具—工件的接触行为,提出了考虑轴向切削深度和径向切削深度的铣削均匀性模型。在此基础上,以恒定的金属去除率为约束条件、铣削均匀性系数为优化目标,建立了切削参数的优化模型。通过对航空铝合金进行高速铣削试验,验证了铣削均匀性理论及优化模型的合理性。结果表明,对于航空铝合金的高速铣削加工,采用大径向切深—小轴向切深有利于提高铣削均匀性,减小切削力。     

高性能铣削时的刀具寿命

切削刀具的设计、材料和涂层的选用以及大进给和高主轴转速的机床设计的进步,结果使铣削性能大大提高。切削速度3000m/min,进给速度15m/min已被成功地用于铝合金加工,金属去除率达72cm~3/s,相当于每分钟去除10kg铝。     

高硬度材料的超高速铣削

阐述高硬度材料超高速铣削技术的优点和应用,并重点讨论了其刀具系统和切削工艺参数等关键技术。     

拐角高速铣削切削力正交试验研究

对DMU60T高速加工中心加工P20模具钢时的15°、45°和75°拐角高速铣削切削力进行正交试验研究.绘制了单因素趋势图,运用单因素极差分析法分析了拐角切削力与切削参数(轴向切深ap、径向切深ae、进给速度f、主轴转速n)的关系,优化了拐角高速铣削参数.试验表明:轴向切深和进给速度是影响拐角切削力的主要因素,主轴转速和径向切深是次要因素.     

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.     

高效铣削中的振动控制策略

从理论上讲，提高切削速度和进给速度能极大地提高铣削加工的生产效率，但这将会导致振动产生，对加工零件的加工精度、表面粗糙度、刀具与机床使用寿命以及加工周期等都产生负面影响。究其原因，是在通常高效率铣削中，每个切削刃将会在加工表面留下由于振动产生的波形痕迹。如当有一些波形痕迹是由第3齿切削刀留下的，它是在消除了第1齿切削刃留下的波形痕迹之后，     

铝合金高速数控铣削参数优化

文章对电子行业深孔薄壁铝合金零件的高速切削参数的优化进行了系统研究。文章以去除效率为优化目标,确定了切削参数的优化和切削数据筛选的新方法。首先以切削稳定域理论分析了高速铣削的最大稳定转速及其临界切深,并根据机床功率、切削表面质量、刀具变形和刀具强度等约束条件对切削数据进行理论筛选,根据所提出的理论筛选的数学模型,得到了优化的切削参数。实践表明,文章提出的参数优化和数据筛选方法,可以有效地保证数据高速切削的质量,并显著提高加工效率。     

高速加工铣刀结构参数研究

针对高速加工过程中铣刀产生的振动进行了研究,利用有限元软件对不同结构铣刀模型进行了模态分析。分析表明:随铣刀齿数的增加,其固有频率越低,越易引起共振;相同齿数情况下,一阶和二阶铣刀固有频率接近,而之后的各阶固有频率相差很大;切削载荷对铣刀固有频率影响不大。     

高速铣削高锰钢的温度信号采集与分析

分析了高速铣削高锰钢过程中铣削温度受切削参数的影响规律。利用自制的测温系统测量刀具与工件界面温度和测量工件中的温度分布,结果显示工件温度峰值低于刀-工界面温度,刀-工界面温度变化规律和工件温度变化规律与传统的加工机理相符合,即切削速度(主轴转速)对刀-工界面温度和工件最高温度有显著的影响,随着切削速度的增加,工件平均温度及最高温度上升,而进给速度对刀-工界面温度和工件最高温度的影响不甚显著。     

高速切削技术及高速切削可转位铣刀的研究

高速切削是先进制造技术中最重要的加工工艺之一，而切削刀具是实现这一工艺的关键。论文介绍了高速切削技术，以及高速切削技术要求的高速切削刀具，特别说明的是高速切削铣刀；论述了高速切削的可转位铣刀的特点、切削刀具材料和刀体结构。     

铝合金薄壁件高速铣削加工中铣削力的建模与仿真

对铝合金薄壁件在高速铣削加工中的变形进行了分析,在已有的研究基础上建立了新的动态铣削力模型,并进行了铣削力的预测与仿真,通过铣削力仿真结果的分析得出,在薄壁件铣削加工中合理的选择刀具齿数、切深、每齿进给量等因素,对提高工件表面质量是很有效的。